The Political and Artistic Program of Prince Petru Rares of Moldavia (1527-1538 and 1541-1546) and the Fresco Series Depicting the “Life of the Mother of God” in the Church of Humor Monastery

En 1993, l’église du monastère Humor et six autres églises du nord de la Moldavie (Roumanie) ont été classifiés comme patrimoine de l'UNESCO, en particulier en raison de leurs caractéristiques iconographiques et architecturales uniques. Construit au seizième siècle, le monastère Humor est devenu un riche centre religieux et culturel sous le patronage du prince Petru Rares de Moldavie. Ce centre a encouragé les innovations architecturales ecclésiales, ainsi qu’un programme très prolifique de fresques, extérieures et intérieures, exprimant une créativité au-delà du canon de la peinture de l'époque. La présente thèse est concentrée sur ces innovations architecturales et iconographiques, comprises à la lumière du contexte historique de ce moment unique dans l'histoire de la Moldavie, dans le siècle qui suivit la chute de Constantinople (1453). Tandis que la première partie de la thèse est concentrée sur ces circonstances historiques, et plus précisément sur l'impact du patronage du Prince Rares, la deuxième partie de la recherche est concentrée sur l'analyse des sources littéraires et de la théologie d’une série unique de fresques, placé dans la gropnita (chambre funéraire) de l’église monastique d’Humor, évoquant la vie de la Mère de Dieu. La série est un exemple extraordinaire d’interaction des textes, le Protévangile de Jacques et le Synaxarion, avec l'iconographie. Une attention particulière à l'iconographie du monastère Humor démontre le besoin de la corrélation entre texte et icône d'une part, ainsi que la nécessité d’une corrélation entre les études théologiques, l'art et l’histoire d’autre part. Un autre avantage de la recherche est de contribuer à une appréciation plus riche des trésors culturels et religieux des communautés chrétiennes de l'Europe de l'Est aux points de vue religieux et culturel, en réponse à leur reconnaissance comme patrimoine de l’UNESCO.

Studying the cytomechanic aspects of pollen tube growth behavior using Lab-On-Chip technology

L'élongation cellulaire de cellules cultivant bout comme hyphae fongueux, inculquez hairs, des tubes de pollen et des neurones, est limité au bout de la cellule, qui permet à ces cellules d'envahir l'encerclement substrate et atteindre une cible. Les cellules cultivant bout d'équipement sont entourées par le mur polysaccharide rigide qui régule la croissance et l'élongation de ces cellules, un mécanisme qui est radicalement différent des cellules non-walled. La compréhension du règlement du mur de cellule les propriétés mécaniques dans le contrôle de la croissance et du fonctionnement cellulaire du tube de pollen, une cellule rapidement grandissante d'équipement, est le but de ce projet. Le tube de pollen porte des spermatozoïdes du grain de pollen à l'ovule pour la fertilisation et sur sa voie du stigmate vers l'ovaire le tube de pollen envahit physiquement le stylar le tissu émettant de la fleur. Pour atteindre sa cible il doit aussi changer sa direction de croissance les temps multiples. Pour évaluer la conduite de tubes de pollen grandissants, un dans le système expérimental vitro basé sur la technologie de laboratoire-sur-fragment (LOC) et MEMS (les systèmes micro-électromécaniques) ont été conçus. En utilisant ces artifices nous avons mesuré une variété de propriétés physiques caractérisant le tube de pollen de Camélia, comme la croissance la croissance accélérée, envahissante et dilatant la force. Dans une des organisations expérimentales les tubes ont été exposés aux ouvertures en forme de fente faites de l'élastique PDMS (polydimethylsiloxane) la matière nous permettant de mesurer la force qu'un tube de pollen exerce pour dilater la croissance substrate. Cette capacité d'invasion est essentielle pour les tubes de pollen de leur permettre d'entrer dans les espaces intercellulaires étroits dans les tissus pistillar. Dans d'autres essais nous avons utilisé l'organisation microfluidic pour évaluer si les tubes de pollen peuvent s'allonger dans l'air et s'ils ont une mémoire directionnelle. Une des applications auxquelles le laboratoire s'intéresse est l'enquête de processus intracellulaires comme le mouvement d'organelles fluorescemment étiqueté ou les macromolécules pendant que les tubes de pollen grandissent dans les artifices LOC. Pour prouver que les artifices sont compatibles avec la microscopie optique à haute résolution et la microscopie de fluorescence, j'ai utilisé le colorant de styryl FM1-43 pour étiqueter le système endomembrane de tubes de pollen de cognassier du Japon de Camélia. L'observation du cône de vésicule, une agrégation d'endocytic et les vésicules exocytic dans le cytoplasme apical du bout de tube de pollen, n'a pas posé de problèmes des tubes de pollen trouvés dans le LOC. Pourtant, le colorant particulier en question a adhéré au sidewalls du LOC microfluidic le réseau, en faisant l'observation de tubes de pollen près du difficile sidewalls à cause du signal extrêmement fluorescent du mur. Cette propriété du colorant pourrait être utile de refléter la géométrie de réseau en faisant marcher dans le mode de fluorescence.

Étude des conceptions alternatives et des processus de raisonnement des étudiants de chimie du niveau collégial sur la molécule, la polarité et les phénomènes macroscopiques

La chimie est un sujet difficile étant donné ses concepts nombreux et souvent peu intuitifs. Mais au-delà de ces difficultés d’ordre épistémologique, l’apprentissage de la chimie peut être en péril lorsqu’il s’appuie sur des fondations instables, mêlées de conceptions alternatives. Les conceptions alternatives sont les représentations internes, tacites, des étudiants, qui sont en désaccord avec la théorie scientifiquement acceptée. Leur présence dans leur esprit peut nuire à la compréhension conceptuelle, et elle peut mener les étudiants à expliquer le comportement de la matière incorrectement et à faire des prédictions inexactes en chimie. Les conceptions alternatives sont réputées répandues et difficiles à repérer dans un cadre traditionnel d’enseignement. De nombreuses conceptions alternatives en chimie ont été mises en lumière par différents groupes de chercheurs internationaux, sans toutefois qu’une telle opération n’ait jamais été réalisée avec des étudiants collégiaux québécois. Le système d’éducation postsecondaire québécois représentant un contexte unique, une étude des difficultés particulières de ces étudiants était nécessaire pour tracer un portrait juste de la situation. De plus, des chercheurs proposent aujourd’hui de ne pas faire uniquement l’inventaire des conceptions, mais de s’attarder aussi à étudier comment, par quel processus, elles mènent à de mauvaises prédictions ou explications. En effet, ils soutiennent que les catalogues de conceptions ne peuvent pas être facilement utilisés par les enseignants, ce qui devrait pourtant être la raison pour les mettre en lumière : qu’elles soient prises en compte dans l’enseignement. Toutefois, aucune typologie satisfaisante des raisonnements et des conceptions alternatives en chimie, qui serait appuyée sur des résultats expérimentaux, n’existe actuellement dans les écrits de recherche. Plusieurs chercheurs en didactique de la chimie suggèrent qu’une telle typologie est nécessaire et devrait rendre explicites les modes de raisonnement qui mettent en jeu ces conceptions alternatives. L’explicitation du raisonnement employé par les étudiants serait ainsi la voie permettant de repérer la conception alternative sur laquelle ce raisonnement s’appuie. Le raisonnement est le passage des idées tacites aux réponses manifestes. Ce ne sont pas toutes les mauvaises réponses en chimie qui proviennent de conceptions alternatives : certaines proviennent d’un manque de connaissances, d’autres d’un agencement incorrect de concepts pourtant corrects. Comme toutes les sortes de mauvaises réponses d’étudiants sont problématiques lors de l’enseignement, il est pertinent de toutes les considérer. Ainsi, ces préoccupations ont inspiré la question de recherche suivante : Quelles conceptions alternatives et quels processus de raisonnement mènent les étudiants à faire de mauvaises prédictions en chimie ou à donner de mauvaises explications du comportement de la matière? C’est pour fournir une réponse à cette question que cette recherche doctorale a été menée. Au total, 2413 étudiants ont participé à la recherche, qui était divisée en trois phases : la phase préliminaire, la phase pilote et la phase principale. Des entrevues cliniques ont été menées à la phase préliminaire, pour explorer les conceptions alternatives des étudiants en chimie. Lors de la phase pilote, des questionnaires à choix multiples avec justification ouverte des réponses ont été utilisés pour délimiter le sujet, notamment à propos des notions de chimie les plus pertinentes sur lesquelles concentrer la recherche et pour mettre en lumière les façons de raisonner des étudiants à propos de ces notions. La phase principale, quant à elle, a utilisé le questionnaire à deux paliers à choix multiples « Molécules, polarité et phénomènes » (MPP) développé spécifiquement pour cette recherche. Ce questionnaire a été distribué aux étudiants via une adaptation de la plateforme Web ConSOL, développée durant la recherche par le groupe de recherche dont fait partie la chercheuse principale. Les résultats montrent que les étudiants de sciences de la nature ont de nombreuses conceptions alternatives et autres difficultés conceptuelles, certaines étant très répandues parmi leur population. En particulier, une forte proportion d’étudiants croient que l’évaporation d’un composé entraîne le bris des liaisons covalentes de ses molécules (61,1 %), que tout regroupement d’atomes est une molécule (78,9 %) et que les atomes ont des propriétés macroscopiques pareilles à celles de l’élément qu’ils constituent (66,0 %). D’un autre côté, ce ne sont pas toutes les mauvaises réponses au MPP qui montrent des conceptions alternatives. Certaines d’entre elles s’expliquent plutôt par une carence dans les connaissances antérieures (par exemple, lorsque les étudiants montrent une méconnaissance d’éléments chimiques communs, à 21,8 %) ou par un raisonnement logique incomplet (lorsqu’ils croient que le seul fait de posséder des liaisons polaires rend nécessairement une molécule polaire, ce qu’on observe chez 24,1 % d’entre eux). Les conceptions alternatives et les raisonnements qui mènent à des réponses incorrectes s’observent chez les étudiants de première année et chez ceux de deuxième année du programme de sciences, dans certains cas avec une fréquence diminuant entre les deux années, et dans d’autres, à la même fréquence chez les deux sous-populations. Ces résultats permettent de mitiger l’affirmation, généralement reconnue dans les écrits de recherche, selon laquelle les conceptions alternatives sont résistantes à l’enseignement traditionnel : selon les résultats de la présente recherche, certaines d’entre elles semblent en effet se résoudre à travers un tel contexte d’enseignement. Il demeure que plusieurs conceptions alternatives, carences dans les connaissances antérieures de base et erreurs de raisonnement ont été mises en lumière par cette recherche. Ces problèmes dans l’apprentissage mènent les étudiants collégiaux à faire des prédictions incorrectes du comportement de la matière, ou à expliquer ce comportement de façon incorrecte. Au regard de ces résultats, une réflexion sur l’enseignement de la chimie au niveau collégial, qui pourrait faire une plus grande place à la réflexion conceptuelle et à l’utilisation du raisonnement pour la prédiction et l’explication des phénomènes étudiés, serait pertinente à tenir.

Les relations entre les caractéristiques socioprofessionnelles, les connaissances, les représentations et les contenus d’enseignement traités en classe par les enseignants responsables d’éducation relative au VIH/SIDA en Afrique du Sud

Il est généralement admis que l’éducation constitue une des stratégies les plus efficaces pour lutter contre le VIH/SIDA et diminuer sa transmission (Gallant et Matika-Tyndale, 2004). À cet effet, plusieurs pays d’Afrique subsaharienne ont inclus des programmes d’éducation au VIH/SIDA dans leur curriculum scolaire afin de contrer l’épidémie (ADEA, 2007). Cependant, l’efficacité de ces programmes éducatifs demeure incertaine. Par exemple, les objectifs des programmes éducatifs, tels que la transmission de connaissances relatives au VIH/SIDA, ou la diminution des comportements sexuels risqués, ne sont pas toujours atteints (Matika-Tyndale, 2009; Oshi, D., Nakalema, S. et Oshi, L, 2005). Le succès d’un programme de lutte et de prévention en milieu scolaire peut être lié aux contenus d’enseignement traités en classe par les enseignants (Ahmed et al., 2009). Les contenus traités dépendent en partie des représentations et des connaissances des enseignants par rapport au(x) sujet(s) qu'ils enseignent et pour des sujets aussi délicats que le VIH/SIDA et la sexualité, cette relation est particulièrement importante. Par exemple, en Afrique du Sud, malgré l’existence d’une politique nationale sur le VIH et l’inclusion des sujets relatifs au VIH/SIDA dans le curriculum scolaire, la mise en oeuvre du programme de lutte et de prévention peut être compromise par la résistance des enseignants à parler de certains sujets controversés (Ahmed et al. 2009; Mathews et al., 2006). Notre étude, menée dans la région de Cape Town en Afrique du Sud, visait à mieux comprendre les relations entre les caractéristiques socioprofessionnelles des enseignants, leurs connaissances, leurs représentations à l’égard de l’éducation relative au VIH/SIDA et les contenus d’enseignement abordés dans le cours life-orientation dédié à l’éducation relative au VIH/SIDA. Au total, 71 enseignants du cours life-orientation provenant de 18 écoles secondaires ont participé à cette étude. Les enseignants ont rempli un questionnaire portant sur leurs caractéristiques socioprofessionnelles (âge, genre, expérience d’enseignement, niveau enseigné et expérience personnelle avec le VIH/SIDA), leurs connaissances, différentes composantes de leurs représentations (attitudes, norme sociale perçue et contrôle comportemental perçu) et les contenus d’enseignement qu’ils abordent en classe. iv Les résultats des analyses des données ainsi recueillies montrent que la norme sociale perçue est la seule composante des représentations reliée aux contenus d’enseignement abordés en classe par l’enseignant. Les attitudes des enseignants envers l’éducation relative au VIH/SIDA sont plutôt favorables, mais plusieurs d’entre eux manifestent des lacunes par rapport à leurs connaissances sur les modes de transmission et de prévention du VIH/SIDA. Par ailleurs, plusieurs croient que le manque de formation et le manque de matériel sont des obstacles à leur enseignement. Les expériences personnelles avec le VIH/SIDA sont associées à des attitudes plus positives chez les enseignants et l’expérience d’enseignement du cours life-orientation est reliée aux connaissances relatives au VIH/SIDA et au contrôle comportemental perçu de l’enseignant. Nos résultats suggèrent également que certains contenus d’enseignement spécifiques de l’éducation relative au VIH/SIDA, tel que l’utilisation des condoms, semblent être particulièrement controversés et source de malaise pour les enseignants. Nos résultats donnent également des pistes de recherches futures s’intéressant à l’amélioration de l’enseignement relatif au VIH/SIDA, notamment au sujet du besoin de formation et de matériel pédagogique supplémentaire, ainsi qu’au sujet de l’influence des membres de la société sur l’enseignement effectué en classe. Notre recherche montre également l’importance de distinguer, en recherche, les différents contenus d’enseignement, plutôt que de considérer de façon globale l’éducation relative au VIH/SIDA.

Dérivation de diagrammes de séquence UML compactes à partir de traces d’exécution en se basant des heuristiques.

Nous proposons une approche d’extraction des diagrammes de séquence à partir de programmes orientés objets en combinant l’analyse statique et dynamique. Notre objectif est d’extraire des diagrammes compacts mais contenant le plus d’informations possible pour faciliter la compréhension du comportement d’un programme. Pour cette finalité, nous avons défini un ensemble d’heuristiques pour filtrer les événements d’exécution les moins importants et extraire les structures de contrôles comme les boucles et la récursivité. Nous groupons aussi les objets en nous basant sur leurs types respectifs. Pour tenir compte des variations d’un même scénario, notre approche utilise plusieurs traces d’exécution et les aligne pour couvrir le plus possible le comportement du programme. Notre approche a été évaluée sur un système de simulation d’ATM. L’étude de cas montre que notre approche produit des diagrammes de séquence concis et informatifs.

Behavior of geopolymer concrete exposed to elevated temperatures

The research in the area of geopolymer is gaining momentum during the past 20 years. Studies confirm that geopolymer concrete has good compressive strength, tensile strength, flexural strength, modulus of elasticity and durability. These properties are comparable with OPC concrete.There are many occasions where concrete is exposed to elevated temperatures like fire exposure from thermal processor, exposure from furnaces, nuclear exposure, etc.. In such cases, understanding of the behaviour of concrete and structural members exposed to elevated temperatures is vital. Even though many research reports are available about the behaviour of OPC concrete at elevated temperatures, there is limited information available about the behaviour of geopolymer concrete after exposure to elevated temperatures. A preliminary study was carried out for the selection of a mix proportion. The important variable considered in the present study include alkali/fly ash ratio, percentage of total aggregate content, fine aggregate to total aggregate ratio, molarity of sodium hydroxide, sodium silicate to sodium hydroxide ratio, curing temperature and curing period. Influence of different variables on engineering properties of geopolymer concrete was investigated. The study on interface shear strength of reinforced and unreinforced geopolymer concrete as well as OPC concrete was also carried out. Engineering properties of fly ash based geopolymer concrete after exposure to elevated temperatures (ambient to 800 °C) were studied and the corresponding results were compared with those of conventional concrete. Scanning Electron Microscope analysis, Fourier Transform Infrared analysis, X-ray powder Diffractometer analysis and Thermogravimetric analysis of geopolymer mortar or paste at ambient temperature and after exposure to elevated temperature were also carried out in the present research work. Experimental study was conducted on geopolymer concrete beams after exposure to elevated temperatures (ambient to 800 °C). Load deflection characteristics, ductility and moment-curvature behaviour of the geopolymer concrete beams after exposure to elevated temperatures were investigated. Based on the present study, major conclusions derived could be summarized as follows. There is a definite proportion for various ingredients to achieve maximum strength properties. Geopolymer concrete with total aggregate content of 70% by volume, ratio of fine aggregate to total aggregate of 0.35, NaOH molarity 10, Na2SiO3/NaOH ratio of 2.5 and alkali to fly ash ratio of 0.55 gave maximum compressive strength in the present study. An early strength development in geopolymer concrete could be achieved by the proper selection of curing temperature and the period of curing. With 24 hours of curing at 100 °C, 96.4% of the 28th day cube compressive strength could be achieved in 7 days in the present study. The interface shear strength of geopolymer concrete is lower to that of OPC concrete. Compared to OPC concrete, a reduction in the interface shear strength by 33% and 29% was observed for unreinforced and reinforced geopolymer specimens respectively. The interface shear strength of geopolymer concrete is lower than ordinary Portland cement concrete. The interface shear strength of geopolymer concrete can be approximately estimated as 50% of the value obtained based on the available equations for the calculation of interface shear strength of ordinary portland cement concrete (method used in Mattock and ACI). Fly ash based geopolymer concrete undergoes a high rate of strength loss (compressive strength, tensile strength and modulus of elasticity) during its early heating period (up to 200 °C) compared to OPC concrete. At a temperature exposure beyond 600 °C, the unreacted crystalline materials in geopolymer concrete get transformed into amorphous state and undergo polymerization. As a result, there is no further strength loss (compressive strength, tensile strength and modulus of elasticity) in geopolymer concrete, whereas, OPC concrete continues to lose its strength properties at a faster rate beyond a temperature exposure of 600 °C. At present no equation is available to predict the strength properties of geopolymer concrete after exposure to elevated temperatures. Based on the study carried out, new equations have been proposed to predict the residual strengths (cube compressive strength, split tensile strength and modulus of elasticity) of geopolymer concrete after exposure to elevated temperatures (upto 800 °C). These equations could be used for material modelling until better refined equations are available. Compared to OPC concrete, geopolymer concrete shows better resistance against surface cracking when exposed to elevated temperatures. In the present study, while OPC concrete started developing cracks at 400 °C, geopolymer concrete did not show any visible cracks up to 600 °C and developed only minor cracks at an exposure temperatureof 800 °C. Geopolymer concrete beams develop crack at an early load stages if they are exposed to elevated temperatures. Even though the material strength of the geopolymer concrete does not decrease beyond 600 °C, the flexural strength of corresponding beam reduces rapidly after 600 °C temperature exposure, primarily due to the rapid loss of the strength of steel. With increase in temperature, the curvature at yield point of geopolymer concrete beam increases and thereby the ductility reduces. In the present study, compared to the ductility at ambient temperature, the ductility of geopolymer concrete beams reduces by 63.8% at 800 °C temperature exposure. Appropriate equations have been proposed to predict the service load crack width of geopolymer concrete beam exposed to elevated temperatures. These equations could be used to limit the service load on geopolymer concrete beams exposed to elevated temperatures (up to 800 °C) for a predefined crack width (between 0.1mm and 0.3 mm) or vice versa. The moment-curvature relationship of geopolymer concrete beams at ambient temperature is similar to that of RCC beams and this could be predicted using strain compatibility approach Once exposed to an elevated temperature, the strain compatibility approach underestimates the curvature of geopolymer concrete beams between the first cracking and yielding point.

Institutions, Behavior and Evolution

The three articles constituting this thesis are for reasons of content or method related to the following three fields in economics: Behavioral Economics, Evolutionary Game Theory and Formal Institutional Economics. A core element of these fields is the concept of individual preferences. Preferences are of central importance for the conceptional framework to analyze human behavior. They form the foundation for the theory of rational choice which is defined by the determination of the choice set and the selection of the most preferred alternative according to some consistency requirements. The theory of rational choice is based on a very simplified description of the problem of choice (object function and constraints). However, that choices depend on many more factors is for instance propagated by psychological theories and is supported by many empirical and experimental studies. This thesis adds to a better understanding of individual behavior to the extent that the evolution of certain characteristics of preferences and their consequences on human behavior forms the overarching theme of the dissertation. The long-term effect of evolutionary forces on a particular characteristic of importance in the theoretical, empirical and experimental economic literature, the concept of inequality aversion, is subject of the article “The evolution of inequality aversion in a simplified game of life” (Chapter 4). The contribution of the article is the overcoming of a restriction of former approaches to analyze the evolution of preferences in very simple environments. By classifying human interaction into three central economic games, the article provides a first step towards a simplified and sufficiently complete description of the interaction environment. Within such an environment the article characterizes the evolutionary stable preference distribution. One result shows, that the interaction of the aforementioned three classes can stabilize a preference of inequality aversion in the subpopulation which is favored in the problem of redistribution. The two remaining articles are concerned with social norms, which dissemination is determined by medium-run forces of cultural evolution. The article “The impact of market innovations on the evolution of social norms: the sustainability case.“ (Chapter 2) studies the interrelation between product innovations which are relevant from a sustainability perspective and an according social norm in consumption. This relation is based on a conformity bias in consumption and the attempt to avoid cognitive dissonances resulting from non-compliant consumption. Among others, it is shown that a conformity bias on the consumption side can lead to multiple equilibria on the side of norm adoption. The article “Evolution of cooperation in social dilemmas: signaling internalized norms.” (Chapter 3) studies the emergence of cooperation in social dilemmas based on the signaling of social norms. The article provides a potential explanation of cooperative behavior, which does not rely on the assumption of structured populations or on the unmotivated ability of social norms to restrict individual actions or strategy spaces. A comprehensive result of the single articles is the explanation of the phenomenon of partial norm adaption or dissemination of preferences. The plurality of the applied approaches with respect to the proximity to the rational choice approach and regarding the underlying evolutionary mechanics is a particular strength of the thesis. It shows the equality of these approaches in their potential to explain the phenomenon of cooperation in environments that provide material incentives for defective behavior. This also points to the need of a unified framework considering the biological and cultural coevolution of preference patterns.

Understanding Subsystems in Biology through Dimensionality Reduction, Graph Partitioning and Analytical Modeling

Biological systems exhibit rich and complex behavior through the orchestrated interplay of a large array of components. It is hypothesized that separable subsystems with some degree of functional autonomy exist; deciphering their independent behavior and functionality would greatly facilitate understanding the system as a whole. Discovering and analyzing such subsystems are hence pivotal problems in the quest to gain a quantitative understanding of complex biological systems. In this work, using approaches from machine learning, physics and graph theory, methods for the identification and analysis of such subsystems were developed. A novel methodology, based on a recent machine learning algorithm known as non-negative matrix factorization (NMF), was developed to discover such subsystems in a set of large-scale gene expression data. This set of subsystems was then used to predict functional relationships between genes, and this approach was shown to score significantly higher than conventional methods when benchmarking them against existing databases. Moreover, a mathematical treatment was developed to treat simple network subsystems based only on their topology (independent of particular parameter values). Application to a problem of experimental interest demonstrated the need for extentions to the conventional model to fully explain the experimental data. Finally, the notion of a subsystem was evaluated from a topological perspective. A number of different protein networks were examined to analyze their topological properties with respect to separability, seeking to find separable subsystems. These networks were shown to exhibit separability in a nonintuitive fashion, while the separable subsystems were of strong biological significance. It was demonstrated that the separability property found was not due to incomplete or biased data, but is likely to reflect biological structure.

Non-linear mechanical behavior of the elastomer polydimethylsiloxane (PDMS) used in the manufacture of microfluidic devices

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the elastomer of choice to create a variety of microfluidic devices by soft lithography techniques (eg., [1], [2], [3], [4]). Accurate and reliable design, manufacture, and operation of microfluidic devices made from PDMS, require a detailed characterization of the deformation and failure behavior of the material. This paper discusses progress in a recently-initiated research project towards this goal. We have conducted large-deformation tension and compression experiments on traditional macroscale specimens, as well as microscale tension experiments on thin-film (≈ 50µm thickness) specimens of PDMS with varying ratios of monomer:curing agent (5:1, 10:1, 20:1). We find that the stress-stretch response of these materials shows significant variability, even for nominally identically prepared specimens. A non-linear, large-deformation rubber-elasticity model [5], [6] is applied to represent the behavior of PDMS. The constitutive model has been implemented in a finite-element program [7] to aid the design of microfluidic devices made from this material. As a first attempt towards the goal of estimating the non-linear material parameters for PDMS from indentation experiments, we have conducted micro-indentation experiments using a spherical indenter-tip, and carried out corresponding numerical simulations to verify how well the numerically-predicted P(load-h(depth of indentation) curves compare with the corresponding experimental measurements. The results are encouraging, and show the possibility of estimating the material parameters for PDMS from relatively simple micro-indentation experiments, and corresponding numerical simulations.

Bubble Behavior in a Taylor Vortex

We present an experimental study on the behavior of bubbles captured in a Taylor vortex. The gap between a rotating inner cylinder and a stationary outer cylinder is filled with a Newtonian mineral oil. Beyond a critical rotation speed (ω[subscript c]), Taylor vortices appear in this system. Small air bubbles are introduced into the gap through a needle connected to a syringe pump. These are then captured in the cores of the vortices (core bubble) and in the outflow regions along the inner cylinder (wall bubble). The flow field is measured with a two-dimensional particle imaging velocimetry (PIV) system. The motion of the bubbles is monitored by using a high speed video camera. It has been found that, if the core bubbles are all of the same size, a bubble ring forms at the center of the vortex such that bubbles are azimuthally uniformly distributed. There is a saturation number (N[subscript s]) of bubbles in the ring, such that the addition of one more bubble leads eventually to a coalescence and a subsequent complicated evolution. Ns increases with increasing rotation speed and decreasing bubble size. For bubbles of non-uniform size, small bubbles and large bubbles in nearly the same orbit can be observed to cross due to their different circulating speeds. The wall bubbles, however, do not become uniformly distributed, but instead form short bubble-chains which might eventually evolve into large bubbles. The motion of droplets and particles in a Taylor vortex was also investigated. As with bubbles, droplets and particles align into a ring structure at low rotation speeds, but the saturation number is much smaller. Moreover, at high rotation speeds, droplets and particles exhibit a characteristic periodic oscillation in the axial, radial and tangential directions due to their inertia. In addition, experiments with non-spherical particles show that they behave rather similarly. This study provides a better understanding of particulate behavior in vortex flow structures.

An??lisis de la estructura factorial de las puntuaciones de la 'Preschool and Kindergarten Behavior Scale' en poblaci??n espa??ola

Resumen tomado de la publicaci??n

Asociación entre relaciones románticas y la calidad de sueño percibida por jóvenes universitarios

Introducción: Uno de los aspectos con mayor variación durante la adolescencia es el sueño, el cual se ve afectado por factores biológicos así como por los estados afectivos y emocionales. En esta etapa, los individuos establecen sus primeras relaciones sentimentales románticas, vínculos esenciales para la maduración de las relaciones sociales y psicosexuales. Este trabajo busca determinar la asociación existente entre las relaciones sentimentales románticas y sus características, con la calidad sueño percibida por los jóvenes. Metodología: Estudio realizado en una población de 1794 estudiantes de ciencias de la salud entre los 18 y 25 años de edad en Bogotá, Colombia, entre 2012 y 2013. Se obtuvo una muestra probabilística con asignación proporcional de 443 sujetos, estratificada por programa académico y sexo. Utilizando dos cuestionarios de auto reporte se exploraron las características de las relaciones sentimentales y la calidad de sueño percibida. Resultados: El 64% (IC 95%: 59,4-68,9%) de la población estudiada se encontró en una relación sentimental romántica. Estos sujetos tuvieron latencias de sueño prolongadas con menor frecuencia que quienes no tenían en una relación (p <0,05). La calidad de sueño percibida se asoció al nivel de satisfacción que tuvieron los sujetos en su relación, así como la atracción por su pareja. Rasgos obsesivos, ansiosos, temerosos y evitativos en la relación disminuyeron la calidad de sueño percibida. Conclusión: Las relaciones sentimentales románticas y sus características se asocian con la calidad de sueño percibida por los individuos. Se requieren estudios que determinen causalidad en esta asociación y definan potenciales estrategias de intervención al respecto.

Prevalencia de obesidad y factores de riesgo cardiovascular en estudiantes de ciencias de la salud - universidad del Quindío - 2013

ANTECEDENTES: En Colombia, reportes del año 2010 de la Encuesta Nacional de la Situación en Nutrición ENSIN 2010(2), muestran uno de cada dos colombianos, presentan un índice de masa corporal mayor al esperado (3) METODO: El presente estudio de corte transversal, determino la prevalencia de obesidad y otros factores de riesgo cardiovascular en una población de estudiantes de Ciencias de la Salud de una Universidad regional en el primer periodo académico del año 2013. El tamaño de muestra fue n=113 sujetos que corresponden 60,5% a la carrera de medicina y 39,95% a enfermería. Con el fin de conocer su comportamiento con respecto a hábitos y estilos de vida específicos como el consumo de alcohol, el consumo de tabaco y el sedentarismo, así como su asociación a eventos inflamatorios relacionados con la fisiopatología de los procesos de salud asociados al peso, por medio de instrumentos de medición clínica, antropométrica y sérica, determino un modelo estadístico propicio para entender el comportamiento de la obesidad y la enfermedad Cardiovascular RESULTADOS: La prevalencia estimada de sobrepeso y obesidad por Índice de Masa Corporal (IMC), fue del 27,7% (IC 95%: 19.9%,37.2%); por el perímetro abdominal (OBPABD) se encontró una prevalencia estimada del 27,4% (IC 95%: 19,9% – 36,4%), y la prevalencia con el Índice Cintura Cadera (OBICC) fue de 3,5% (IC 95%:1,3% – 9,3%). CONCLUSIONES: La presencia de hábitos no saludables y la presencia de sobrepeso y obesidad se considera que es necesario en primera instancia una valoración general de estado nutricional de los universitarios de las diferentes facultados y plantear estrategias preventivas ya que la literatura documenta los efectos de los hábitos no saludables sino además documenta los efectos de la prevención de la misma ya que en si se ha encontrado asociación para enfermedades cardiovasculares. Se propone que para obtener mayor información del comportamiento de los factores de riesgo cardiovasculares se deberían realizar estudios retrospectivos en el que intervengan las demás carreras de la universidad y poder evaluar la totalidad de población universitaria

Educación moral y literatura infantil : estudio de la formación moral en la infancia a partir de algunas teorías de los sentimientos morales

Este trabajo realizado como requisito de grado del programa de Filosofía de la Universidad Colegio Mayor de Nuestra Señora del Rosario, aborda el tema de la educación moral en la infancia a partir del análisis y discusión de algunas teorías de la moral. También hace un acercamiento a la literatura infantil en lo relativo a la función que se le puede atribuir como recurso o herramienta para la formación moral. De este modo, el trabajo se estructura siguiendo una argumentación que primero pretende esclarecer los conceptos que se vinculan con el tema de la educación moral como los son el de socialización, el de infancia, el de desarrollo, el mismo concepto de educación moral, y otros que permiten identificar y problematizar esta cuestión en relación con los niños y las particularidades de su comportamiento, sus procesos cognitivos y el modo en que se dan sus relaciones sociales. Por ello el trabajo recoge aportes de la sociología y de la psicología que complementan el tema, que es observado aquí, principalmente, desde la filosofía moral. Estos conceptos ayudan a estructurar el problema que se plantea relativo a la manera cómo se construye lo moral en la infancia. A partir de ellos se desarrolla el resto del texto, primero, con el análisis crítico que se hace en el capítulo dos a la teoría racionalista de la moral, la cual se pone en discusión con los planteamientos de algunas teorías de los sentimientos morales y del desarrollo emocional. Luego, en el capítulo tres se examina la teoría de las virtudes de Aristóteles, destacando la mayor capacidad que tiene de comprender comportamientos morales no racionales, como los de la infancia, que se relacionan con lo que desde la sociología se entiende como el entorno social en el que se desarrolla la moral individual. Finalmente, en el capítulo cuatro, se examina la literatura infantil como un recurso que sirve para la formación moral en los niños, debido a los procesos cognitivos y sociales, que esta literatura favorece. En este capítulo se retoman las cuestiones tratadas a lo largo del trabajo acerca de lo moral y la formación en la infancia para ponerlas en relación con ejemplos de la literatura infantil tomados de los Cuentos de los Hermanos Grimm que permiten identificar algunos elementos que vinculan la lectura de estos cuentos con los procesos de formación moral.

Behavioral changes, used and benefits of a community program for the promotion in physical activity

Objective: To determine the change of behavior in physical activity and the characteristics associated with the use and benefits of Local Physical Activity Center (CLAF) in the population of the town of Santa Fe de Bogota. Materials and methods: We conducted a longitudinal study before and after, which was assessed at admission and 3 months in the intervention program CLAF physical activity, behavior change compared to the physical activity of users. Inclusion criteria: were being active user of CLAF, aged between 15 and 65 years and voluntarily express their participation in the study. Exclusion criteria: Fill incomplete measurement instruments used. The sampling frame of CLAF users, we selected n=55 subjects. To gather information, a questionnaire, which contained the behavioral stages of change, also conducted a survey which determined semistructured features about the benefits and use of CLAF. Results: The total study participants was n = 55, mean age was 40.4 ± 15.3 years, with a minimum 15 and maximum of 64 years, 83.6% were women. 78.2% do not know the purpose of the Local Centre for Physical Activity. The outreach strategy that most came to the group was 58.2 with a verbal type. The time for links to CLAF more frequently in the group evaluated was 1 to 6 months 36.4. The motivation to regularly attend the CLAF in the majority was to improve the physical and / or a 74.5% mental. 89.1% would be willing to recommend to others the use of CLAF. A 81.8% of the population physical activity performed by more than 150 min / wk at moderate intensity; Post CLAF intervention in the subjects showed positive changes in the level of physical activity (p<0.001, Test de Wilcoxon) and behavioral state (p<0.001, Test de Wilcoxon).