Static pressure and wall shear stress distributions in air flow in a seven wire-wrapped rod bundle

An experimental investigation is performed in a turbulent flow in a seven wire-wrapped rod bundle, mounted in an open air facility. Static pressure distributions are measured on central and peripheral rods. By using a Preston tube, the wall shear stress profiles are experimentally obtained along the perimeter of the rods. The geometric parameters of the test section are P/D=1.20 and H/D=15. The measuring section is located at L/D=40 from the air inlet. It is observed that the dimensionless static pressure and wall shear stress profiles are nearly independent of the Reynolds number and strongly dependent of the wire-spacer position, with abrupt variations of the parameters in the neighborhood of the wires.

Nitric oxide regulates angiotensin-I converting enzyme under static conditions but not under shear stress

Mechanical forces including pressure and shear stress play an important role in vascular homeostasis via the control of the production and release of a variety of vasoactive factors. An increase in vascular shear stress is accompanied by nitric oxide (NO) release and NO synthase activation. Previously, we have demonstrated that shear stress induces angiotensin-I converting enzyme (ACE) down-regulation in vivo and in vitro. In the present study, we determined whether NO participates in the shear stress-induced ACE suppression response. Rabbit aortic endothelial cells were evaluated using the NO synthase inhibitor L-NAME, and two NO donors, diethylamine NONOate (DEA/NO) and sodium nitroprusside (SNP). Under static conditions, incubation of endothelial cells with 1 mM L-NAME for 18 h increased ACE activity by 27% (from 1.000 ± 0.090 to 1.272 ± 0.182) while DEA/NO and SNP (0.1, 0.5 and 1 mM) caused no change in ACE activity. Interestingly, ACE activity was down-regulated similarly in the presence or absence of L-NAME (delta(0 mM) = 0.26 ± 0.055, delta(0.1 mM) = 0.21 ± 0.22, delta(1 mM) = 0.36 ± 0.13) upon 18 h shear stress activation (from static to 15 dyn/cm²). Taken together, these results indicate that NO can participate in the maintenance of basal ACE levels in the static condition but NO is not associated with the shear stress-induced inactivation of ACE.

Technological properties of precooked flour containing coffee powder and rice by thermoplastic extrusion

Although Brazil is a country of tradition in both the production and consumption of coffee, the most of the coffee is consumed as a beverage, which reduces greatly the competitiveness on international market, for reducing the chances of supplying the product under other forms of consumption. Owing to that, the aim of this study was developing a precooked mixed flour containing coffee powder and rice for use in coffee flavored products. Mixtures of rice and coffee in the proportions of 900:100, 850:150 and 800:200 g, respectively, were processed in a single screw extruder (Brabender DS-20, Duisburg, German) and the effect of the extrusion process on the variables moisture content (16%, 18% and 20%) and temperature in the third extruding zone (140 °C, 160 °C and 180 °C) was studied. The results for expansion index ranged from 2.91 to 11.11 mm in diameter; the water absorption index from 4.59 to 6.33 g gel/g sample and the water solubility index varied from 4.05% to 8.57%. These results showed that, despite coffee powder influenced the variables studied, the expanded product after milling resulted in a extruded mixture with good absorption and water solubility indices, which favors the use of the precooked mixed flour for human consumption.

L'élastographie ultrasonore dynamique vasculaire : une nouvelle modalité d'imagerie non-invasive pour la caractérisation mécanique de la thrombose veineuse

L’accident thromboembolique veineux, tel que la thrombose veineuse profonde (TVP) ou thrombophlébite des membres inférieurs, est une pathologie vasculaire caractérisée par la formation d’un caillot sanguin causant une obstruction partielle ou totale de la lumière sanguine. Les embolies pulmonaires sont une complication mortelle des TVP qui surviennent lorsque le caillot se détache, circule dans le sang et produit une obstruction de la ramification artérielle irriguant les poumons. La combinaison d’outils et de techniques d’imagerie cliniques tels que les règles de prédiction cliniques (signes et symptômes) et les tests sanguins (D-dimères) complémentés par un examen ultrasonographique veineux (test de compression, écho-Doppler), permet de diagnostiquer les premiers épisodes de TVP. Cependant, la performance de ces outils diagnostiques reste très faible pour la détection de TVP récurrentes. Afin de diriger le patient vers une thérapie optimale, la problématique n’est plus basée sur la détection de la thrombose mais plutôt sur l’évaluation de la maturité et de l’âge du thrombus, paramètres qui sont directement corrélées à ses propriétés mécaniques (e.g. élasticité, viscosité). L’élastographie dynamique (ED) a récemment été proposée comme une nouvelle modalité d’imagerie non-invasive capable de caractériser quantitativement les propriétés mécaniques de tissus. L’ED est basée sur l’analyse des paramètres acoustiques (i.e. vitesse, atténuation, pattern de distribution) d’ondes de cisaillement basses fréquences (10-7000 Hz) se propageant dans le milieu sondé. Ces ondes de cisaillement générées par vibration externe, ou par source interne à l’aide de la focalisation de faisceaux ultrasonores (force de radiation), sont mesurées par imagerie ultrasonore ultra-rapide ou par résonance magnétique. Une méthode basée sur l’ED adaptée à la caractérisation mécanique de thromboses veineuses permettrait de quantifier la sévérité de cette pathologie à des fins d’amélioration diagnostique. Cette thèse présente un ensemble de travaux reliés au développement et à la validation complète et rigoureuse d’une nouvelle technique d’imagerie non-invasive élastographique pour la mesure quantitative des propriétés mécaniques de thromboses veineuses. L’atteinte de cet objectif principal nécessite une première étape visant à améliorer les connaissances sur le comportement mécanique du caillot sanguin (sang coagulé) soumis à une sollicitation dynamique telle qu’en ED. Les modules de conservation (comportement élastique, G’) et de perte (comportement visqueux, G’’) en cisaillement de caillots sanguins porcins sont mesurés par ED lors de la cascade de coagulation (à 70 Hz), et après coagulation complète (entre 50 Hz et 160 Hz). Ces résultats constituent les toutes premières mesures du comportement dynamique de caillots sanguins dans une gamme fréquentielle aussi étendue. L’étape subséquente consiste à mettre en place un instrument innovant de référence (« gold standard »), appelé RheoSpectris, dédié à la mesure de la viscoélasticité hyper-fréquence (entre 10 Hz et 1000 Hz) des matériaux et biomatériaux. Cet outil est indispensable pour valider et calibrer toute nouvelle technique d’élastographie dynamique. Une étude comparative entre RheoSpectris et la rhéométrie classique est réalisée afin de valider des mesures faites sur différents matériaux (silicone, thermoplastique, biomatériaux, gel). L’excellente concordance entre les deux technologies permet de conclure que RheoSpectris est un instrument fiable pour la mesure mécanique à des fréquences difficilement accessibles par les outils actuels. Les bases théoriques d’une nouvelle modalité d’imagerie élastographique, nommée SWIRE (« shear wave induced resonance dynamic elastography »), sont présentées et validées sur des fantômes vasculaires. Cette approche permet de caractériser les propriétés mécaniques d’une inclusion confinée (e.g. caillot sanguin) à partir de sa résonance (amplification du déplacement) produite par la propagation d’ondes de cisaillement judicieusement orientées. SWIRE a également l’avantage d’amplifier l’amplitude de vibration à l’intérieur de l’hétérogénéité afin de faciliter sa détection et sa segmentation. Finalement, la méthode DVT-SWIRE (« Deep venous thrombosis – SWIRE ») est adaptée à la caractérisation de l’élasticité quantitative de thromboses veineuses pour une utilisation en clinique. Cette méthode exploite la première fréquence de résonance mesurée dans la thrombose lors de la propagation d’ondes de cisaillement planes (vibration d’une plaque externe) ou cylindriques (simulation de la force de radiation par génération supersonique). DVT-SWIRE est appliquée sur des fantômes simulant une TVP et les résultats sont comparés à ceux donnés par l’instrument de référence RheoSpectris. Cette méthode est également utilisée avec succès dans une étude ex vivo pour l’évaluation de l’élasticité de thromboses porcines explantées après avoir été induites in vivo par chirurgie.

Indirect Bonding Method: in vitro Comparison of the Shear Bond Strength between Metallic Orthodontic Brackets and Different Porcelain Surface Preparations

Introduction : La force d’adhésion à l'interface métal-céramique avec les résines auto-polymérisantes destinées au collage indirect des boîtiers orthodontiques n'a pas été évaluée à ce jour et un protocole clinique basé sur la littérature scientifique est inexistant. Objectifs : 1) Comparer la force de cisaillement maximale entre des boîtiers métalliques et des surfaces en porcelaine préparées selon différentes méthodes; 2) Suggérer un protocole clinique efficace et prévisible. Matériel et méthodes : Quatre-vingt-dix disques en leucite (6 groupes; n = 15/groupe) ont été préparés selon 6 combinaisons de traitements de surface : mécaniques (+ / - fraisage pour créer les rugosités) et chimiques (acide fluorhydrique, apprêt, silane). Des bases en résine composite Transbond XT (3M Unitek, Monrovia, California) faites sur mesure ont été collées avec le système de résine adhésive auto-polymérisante Sondhi A + B Rapid Set (3M Unitek, Monrovia, California). Les échantillons ont été préservés (H2O/24hrs), thermocyclés (500 cycles) et testés en cisaillement (Instron, Norwood, Massachusetts). Des mesures d’Index d’adhésif résiduel (IAR) ont été compilées. Des tests ANOVAs ont été réalisés sur les rangs étant donné que les données suivaient une distribution anormale et ont été ajustés selon Tukey. Un Kruskall-Wallis, U-Mann Whitney par comparaison pairée et une analyse de Weibull ont aussi été réalisés. Résultats : Les médianes des groupes varient entre 17.0 MPa (- fraisage + acide fluorhydrique) à 26.7 MPa (- fraisage + acide fluorhydrique + silane). Le fraisage en surface ne semble pas affecter l’adhésion. La combinaison chimique (- fraisage + silane + apprêt) a démontré des forces de cisaillement significativement plus élevées que le traitement avec (- fraisage + acide fluorhydrique), p<0,05, tout en possédant des forces similaires au protocole typiquement suggéré à l’acide fluorhydrique suivi d’une application de silane, l’équivalence de (- fraisage + acide fluorhydrique + silane). Les mesures d’IAR sont significativement plus basses dans le groupe (- fraisage + acide fluorhydrique) en comparaison avec celles des 5 autres groupes, avec p<0,05. Malheureusement, ces 5 groupes ont des taux de fracture élévés de 80 à 100% suite à la décimentation des boîtiers. Conclusion : Toutes les combinaisons de traitement de surface testées offrent une force d’adhésion cliniquement suffisante pour accomplir les mouvements dentaires en orthodontie. Une application de silane suivie d’un apprêt est forte intéressante, car elle est simple à appliquer cliniquement tout en permettant une excellente adhésion. Il faut cependant avertir les patients qu’il y a un risque de fracture des restorations en céramique lorsque vient le moment d’enlever les broches. Si la priorité est de diminuer le risque d’endommager la porcelaine, un mordançage seul à l’acide hydrofluorique sera suffisant.

Quantitative ultrasound imaging during shear wave propagation for application related to breast cancer diagnosis

Dans le contexte de la caractérisation des tissus mammaires, on peut se demander ce que l’examen d’un attribut en échographie quantitative (« quantitative ultrasound » - QUS) d’un milieu diffusant (tel un tissu biologique mou) pendant la propagation d’une onde de cisaillement ajoute à son pouvoir discriminant. Ce travail présente une étude du comportement variable temporel de trois paramètres statistiques (l’intensité moyenne, le paramètre de structure et le paramètre de regroupement des diffuseurs) d’un modèle général pour l’enveloppe écho de l’onde ultrasonore rétrodiffusée (c.-à-d., la K-distribution homodyne) sous la propagation des ondes de cisaillement. Des ondes de cisaillement transitoires ont été générés en utilisant la mèthode d’ imagerie de cisaillement supersonique ( «supersonic shear imaging » - SSI) dans trois fantômes in-vitro macroscopiquement homogènes imitant le sein avec des propriétés mécaniques différentes, et deux fantômes ex-vivo hétérogénes avec tumeurs de souris incluses dans un milieu environnant d’agargélatine. Une comparaison de l’étendue des trois paramètres de la K-distribution homodyne avec et sans propagation d’ondes de cisaillement a montré que les paramètres étaient significativement (p < 0,001) affectès par la propagation d’ondes de cisaillement dans les expériences in-vitro et ex-vivo. Les résultats ont également démontré que la plage dynamique des paramétres statistiques au cours de la propagation des ondes de cisaillement peut aider à discriminer (avec p < 0,001) les trois fantômes homogènes in-vitro les uns des autres, ainsi que les tumeurs de souris de leur milieu environnant dans les fantômes hétérogénes ex-vivo. De plus, un modéle de régression linéaire a été appliqué pour corréler la plage de l’intensité moyenne sous la propagation des ondes de cisaillement avec l’amplitude maximale de déplacement du « speckle » ultrasonore. La régression linéaire obtenue a été significative : fantômes in vitro : R2 = 0.98, p < 0,001 ; tumeurs ex-vivo : R2 = 0,56, p = 0,013 ; milieu environnant ex-vivo : R2 = 0,59, p = 0,009. En revanche, la régression linéaire n’a pas été aussi significative entre l’intensité moyenne sans propagation d’ondes de cisaillement et les propriétés mécaniques du milieu : fantômes in vitro : R2 = 0,07, p = 0,328, tumeurs ex-vivo : R2 = 0,55, p = 0,022 ; milieu environnant ex-vivo : R2 = 0,45, p = 0,047. Cette nouvelle approche peut fournir des informations supplémentaires à l’échographie quantitative statistique traditionnellement réalisée dans un cadre statique (c.-à-d., sans propagation d’ondes de cisaillement), par exemple, dans le contexte de l’imagerie ultrasonore en vue de la classification du cancer du sein.

Gravity Modelling of the Crustal Structure Below Bavali Shear Zone And Adjacent Major Plutons Of Northern Kerala

The primary aim of the present study is to acquire a large amount of gravity data, to prepare gravity maps and interpret the data in terms of crustal structure below the Bavali shear zone and adjacent regions of northern Kerala. The gravity modeling is basically a tool to obtain knowledge of the subsurface extension of the exposed geological units and their structural relationship with the surroundings. The study is expected to throw light on the nature of the shear zone, crustal configuration below the high-grade granulite terrain and the tectonics operating during geological times in the region. The Bavali shear is manifested in the gravity profiles by a steep gravity gradient. The gravity models indicate that the Bavali shear coincides with steep plane that separates two contrasting crustal densities extending beyond a depth of 30 km possibly down to Moho, justifying it to be a Mantle fault. It is difficult to construct a generalized model of crustal evolution in terms of its varied manifestations using only the gravity data. However, the data constrains several aspects of crustal evolution and provides insights into some of the major events.

Studies on Thermoplastic Elastomer Based on Linear Low-Density Polyethylene and Latex Product Waste Modified with Thiocarbanilide

Latex waste like glove waste was effectively modified using a new reclaiming agent, thiocarbanilide. This modified waste was blended with linear low-density polyethylene (LLDPE) to develop a novel thermoplastic elastomer. Both uncrosslinked and dynamically crosslinked blends were prepared and their properties were studied. The results were found to be comparable to those of conventional thermoplastic elastomers.

Studies on the Rheology and the Mechanical Properties of Thermoplastic Elastomer from Latex Product Waste and High Density Polyethylene

Latex waste products contain rubber hydrocarbon of very high quality, which is only lightly cross linked. Selected wastes such as thread waste and glove waste were modified into processable materials by a novel economic process and thermoplastic elastomers were prepared by blending these modified waste materials with high density polyethylene in various proportions. The mechanical properties as well as the rheological behaviour of these blends were evaluated and compared with those of the natural rubber-high density polyethylene blends.

Effect of processing parameters on the mechanical properties of short Kevlar aramid fibre-thermoplastic polyurethane composite

The effect of various processing parameters, such as nip gap, friction ratio and roll temperature, on the tensile properties of short Kevlar aramid fibre-thermoplastic polyurethane composite has been investigated and the tensile and tear fracture surfaces have been characterised using a scanning electron microscope. A nip gap of 0.45 mm, a friction ratio of 1.15 and a roll temperature of 62°C was found to give optimum mechanical properties. Scanning electron microscopy study revealed a higher extent of fibre orientation in the milling direction in the above condition.

Scanning Electron Microscopy Studies on Tear and Wear Failure of Short Kevlar Fiber-Thermoplastic- Polyurethane Composite

Tear and wear properties of short kevlar fiber, thermoplastic polcurethane (TPU) composite with respect to fiber loading-and fiber onentation has been studied and the fracture surfaces were examined under scanning electron microscope (SEM). Tear strength first decreased up to 20 phr fiber loading and then gradually increased with increasing fiber loading. Anisotropy in tear strength was evident beyond a fiber loading of 20 phr. Tear fracture surface of unfilled TPU showed sinusoidal folding characteristics of high strength matrix. At low fiber loading the tear failure was mainly due to fibermatrix failure whereas at higher fiber loading the failure occurred by fiber breakage. Abrasion loss shows a continuous rise with increasing fiber loading, the loss in the transverse orientation of fibers being higher than that in the longitudinal orientation. The abraded surface showed lone cracks and ridges parallel to the direction of abrasion indicating an abrasive wear mechanism. In the presence of fber the abrasion loss was mainly due to fiber low.

Self adhesion of short Kevlar fibre -thermoplastic polyurethane composite

The self adhesion behaviour of thermoplastic polyurethane (TPU) in itself and its composite with short Kevlar fibre with respect to contact time, temperature, pressure, and fibre loading has been studied. The adhesion strength showed two linear increments of different slopes with respect to the square root of time: with temperature and pressure of contact, the adhesion strength was improved. The maximum strength was obtained with 20 phr of short fibre in only one of the mating substrates in the peel test sample. The duration for wetting and diffusion was shifted to longer time intervals with fibres loaded in both the substrates.

Studies on the Effect of an External Flaw on the Tensile Strength of Short Kevlar Fiber-Thermoplastic Polyurethane Composites

The effect of an external flaw on the tensile strength of short kevlar fiber-thermoplastic composites has been studied with respect to fiber content, fiber orientation, location of the external flaw, and the temperature of test. The composites showed a three-step reduction in tensile strength with increasing flaw size. The critical flaw-length region was shifted to higher flaw-size levels with increasing fiber content. With increasing temperature, the critical flaw length was increased in the case of unfilled TPU, whereas it remained more or less constant in the case of short kevlar fiber-filled-TPU composite.

Studies on the Flammability of Short Kevlar Fiber-Thermoplastic Polyurethane Composite

The flammability of short Kevlar aramide fiber-thermoplastic polyurethane (TPU) has been investigated with respect to fiber loading and various flame retardant additives such as halogen containing polymers, antimony oxide/chlorine donor combination, zinc borate, and aluminum hydroxide. Smoke generation was reduced drastically, while the oxygen index was reduced marginally in the presence of short fibers. The best improvement in the oxygen index was obtained with antimony oxide/chlorinated paraffin wax combination, in the weight ratio 1:6. A 70 phr loading of aluminum hydroxide improved LOI and reduced smoke generation.

Thermal degradation of short kevlar fibre thermoplastic polyurethane composite

The thermal degradation of short kevlar fibre-thermoplastic polyurethane (TPU) composites has been studied by Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). TGA showed that the thermal degradation of TPU takes place in two steps with peak maxima (T1max and T2ma,) at 383°C and 448°C, respectively. In the presence of 10-40 phr of short kevlar fibres, T1_ and T2max were shifted to lower temperatures. The temperature of onset of degradation was increased from 245 to 255°C at 40 parts per hundred rubber (phr) fibre loading. Kinetic studies showed that the degradation of TPU and kevlar-TPU composite follows first-order reaction kinetics. The DSC study showed that there is an improvement in thermal stability of TPU in the presence of 20 phr of short kevlar fibres.