Pinning of quantized vortices in helium drops by dopant atoms and molecules

Using a density functional method, we investigate the properties of liquid 4He droplets doped with atoms (Ne and Xe) and molecules ( SF6 and hydrogen cyanide). We consider the case of droplets having a quantized vortex pinned to the dopant. A liquid-drop formula is proposed that accurately describes the total energy of the complex and allows one to extrapolate the density functional results to large N. For a given impurity, we find that the formation of a dopant+vortex+4HeN complex is energetically favored below a critical size Ncr. Our results support the possibility to observe quantized vortices in helium droplets by means of spectroscopic techniques.

Quantized vortices in mixed 3He-4He drops

Using density functional theory, we investigate the structure of mixed 3HeN3-4HeN4 droplets with an embedded impurity (Xe atom or HCN molecule) which pins a quantized vortex line. We find that the dopant+vortex+4HeN4 complex, which in a previous work [F. Dalfovo et al., Phys. Rev. Lett. 85, 1028 (2000)] was found to be energetically stable below a critical size Ncr, is robust against the addition of 3He. While 3He atoms are distributed along the vortex line and on the surface of the 4He drop, the impurity is mostly coated by 4He atoms. Results for N4 = 500 and a number of 3He atoms ranging from 0 to 100 are presented, and the binding energy of the dopant to the vortex line is determined.

Fluoride supplements (tablets, drops, lozenges or chewing gums) for preventing dental caries in children.

BACKGROUND: Dietary fluoride supplements were first introduced to provide systemic fluoride in areas where water fluoridation is not available. Since 1990, the use of fluoride supplements in caries prevention has been re-evaluated in several countries. OBJECTIVES: To evaluate the efficacy of fluoride supplements for preventing dental caries in children. SEARCH METHODS: We searched the Cochrane Oral Health Group's Trials Register (to 12 October 2011), the Cochrane Central Register of Controlled Trials (CENTRAL) (The Cochrane Library 2011, Issue 3), MEDLINE via OVID (1950 to 12 October 2011), EMBASE via OVID (1980 to 12 October 2011), WHOLIS/PAHO/MEDCARIB/LILACS/BBO via BIREME (1982 to 12 October 2011), and Current Controlled Trials (to 12 October 2011). We handsearched reference lists of articles and contacted selected authors. SELECTION CRITERIA: We included randomised or quasi-randomised controlled trials comparing, with minimum follow-up of 2 years, fluoride supplements (tablets, drops, lozenges) with no fluoride supplement or with other preventive measures such as topical fluorides in children less than 16 years of age at the start. The main outcome was caries increment measured by the change in decayed, missing and filled tooth surfaces (DMFS). DATA COLLECTION AND ANALYSIS: Two review authors, independently and in duplicate, assessed the eligibility of studies for inclusion, and carried out risk of bias assessment and data extraction. In the event of disagreement, we sought consensus and consulted a third review author. We contacted trial authors for missing information. We used the prevented fraction (PF) as a metric for evaluating the efficacy of the intervention. The PF is defined as the mean caries increment in controls minus mean caries increment in the treated group divided by mean caries increment in controls. We conducted random-effects meta-analyses when data could be pooled. We assessed heterogeneity in the results of the studies by examining forest plots and by using formal tests for homogeneity. We recorded adverse effects (fluorosis) when the studies provided relevant data. MAIN RESULTS: We included 11 studies in the review involving 7196 children.In permanent teeth, when fluoride supplements were compared with no fluoride supplement (three studies), the use of fluoride supplements was associated with a 24% (95% confidence interval (CI) 16 to 33%) reduction in decayed, missing and filled surfaces (D(M)FS). The effect of fluoride supplements was unclear on deciduous or primary teeth. In one study, no caries-inhibiting effect was observed on deciduous teeth while in another study, the use of fluoride supplements was associated with a substantial reduction in caries increment.When fluoride supplements were compared with topical fluorides or with other preventive measures, there was no differential effect on permanent or deciduous teeth.The review found limited information on the adverse effects associated with the use of fluoride supplements. AUTHORS' CONCLUSIONS: This review suggests that the use of fluoride supplements is associated with a reduction in caries increment when compared with no fluoride supplement in permanent teeth. The effect of fluoride supplements was unclear on deciduous teeth. When compared with the administration of topical fluorides, no differential effect was observed. We rated 10 trials as being at unclear risk of bias and one at high risk of bias, and therefore the trials provide weak evidence about the efficacy of fluoride supplements.

Formation and distribution of point defects on a disclination line near a free nematic interface

Point defects of opposite signs can alternately nucleate on the -1/2 disclination line that forms near the free surface of a confined nematic liquid crystal. We show the existence of metastable configurations consisting of periodic repetitions of such defects. These configurations are characterized by a minimal interdefect spacing that is seen to depend on sample thickness and on an applied electric field. The time evolution of the defect distribution suggests that the defects attract at small distances and repel at large distances.

Growth and melting of the nematic phase: sample thickness dependence of the Mullins-Sekerka instability

In this article we report our systematic studies of the dependence on the sample thickness of the onset parameters of the instability of the nematic-isotropic interface during directional growth and melting, in homeotropic or planar anchoring.

Dynamics of transient pattern formation in nematic liquid crystals

We analyze the dynamics of a transient pattern formation in the Fréedericksz transition corresponding to a twist geometry. We present a calculation of the time-dependent structure factor based on a dynamical model which incorporates consistently the coupling of the director field with the velocity flow and also the effect of fluctuations. The appearance and development of a characteristic periodicity is described in terms of the time dependence of the maximum of the structure factor. We find a well-defined time for the appearance of the pattern and a subsequent stage of pattern development in which the characteristic periodicity tends to an asymptotic value.

Dynamics of transient domain structures in nematic liquid crystals: The splay Fréedericksz transition

We discuss the dynamics of the transient pattern formation process corresponding to the splay Fréedericksz transition. The emergence and subsequent evolution of the spatial periodicity is here described in terms of the temporal dependence of the wave numbers corresponding to the maxima of the structure factor. Situations of perpendicular as well as oblique field-induced stripes relative to the initial orientation of the director are both examined with explicit indications of the time scales needed for their appearance and posterior development.

Transient patterns in nematic liquid crystals: Domain-wall dynamics

We study the dynamics of the late stages of the Fréedericksz transition in which a periodic transient pattern decays to a final homogeneous state. A stability analysis of an unstable stationary pattern is presented, and equations for the evolution of the domain walls are obtained. Using results of previous theories, we analyze the effect that the specific dynamics of the problem, incorporating hydrodynamic couplings, has on the expected logarithmic domain growth law.

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

Formation of disclinations line near a free nematic interface

We have studied the nucleation and the physical properties of a -1/2 wedge disclination line near the free surface of a confined nematic liquid crystal. The position of the disclination line has been related to the material parameters (elastic constants, anchoring energy, and favored anchoring angle of the molecules at the free surface). The use of a planar model for the structure of the director field (whose predictions have been contrasted to those of a fully three-dimensional model) has allowed us to relate the experimentally observed position of the disclination line to the relevant properties of the liquid crystals. In particular, we have been able to observe the collapse of the disclination line due to a temperature-induced anchoring-angle transition, which has allowed us to rule out the presence of a real disclination line near the nematic/isotropic front in directional growth experiments.

Modeling Merging Behavior at Lane Drops, InTrans Projects 13-466 and 06-277, 2015

In work-zone configurations where lane drops are present, merging of traffic at the taper presents an operational concern. In addition, as flow through the work zone is reduced, the relative traffic safety of the work zone is also reduced. Improving work-zone flow-through merge points depends on the behavior of individual drivers. By better understanding driver behavior, traffic control plans, work zone policies, and countermeasures can be better targeted to reinforce desirable lane closure merging behavior, leading to both improved safety and work-zone capacity. The researchers collected data for two work-zone scenarios that included lane drops with one scenario on the Interstate and the other on an urban arterial roadway. The researchers then modeled and calibrated these scenarios in VISSIM using real-world speeds, travel times, queue lengths, and merging behaviors (percentage of vehicles merging upstream and near the merge point). Once built and calibrated, the researchers modeled strategies for various countermeasures in the two work zones. The models were then used to test and evaluate how various merging strategies affect safety and operations at the merge areas in these two work zones.

Development of a PC Tool for Estimating Pressure Drops in Forced-convection Boiler Tubes

Kaksifaasivirtauksen kuvaamiseen käytettävät mallit, ja menetelmät kaksifaasivirtauksen painehäviön määrittämiseksi kehittyvät yhä monimutkaisimmiksi. Höyrystinputkissa tapahtuvien painehäviöiden arvioinnin vaatiman laskennan suorittamiseksi tietokoneohjelman kehittäminen on välttämätöntä. Tässä työssä on kehitetty itsenäinen PC-ohjelma painehäviöiden arvioimiseksi pakotetulle konvektiovirtaukselle pystysuorissa höyrykattilan höyrystinputkissa. Veden ja vesihöyryn aineominaisuuksien laskentaan käytetään IAPWS-IF97 –yhtälökokoelmaa sekä muita tarvittavia IAPWS:n suosittelemia yhtälöitä. Höyrystinputkessa kulloinkin vallitsevan virtausmuodon määrittämiseen käytetään sovelluskelpoisia virtausmuotojen välisiä rajoja kuvaavia yhtälöitä. Ohjelmassa käytetään painehäviön määritykseen kirjallisuudessa julkaistuja yhtälöitä, virtausmuodosta riippuen, alijäähtyneelle virtaukselle, kupla-, tulppa- ja rengasvirtaukselle sekä tulistetun höyryn virtaukselle. Ohjelman laskemia painehäviöarvioita verrattiin kirjallisuudesta valittuihin mittaustuloksiin. Laskettujen painehäviöiden virhe vaihteli välillä –19.5 ja +23.9 %. Virheiden itseisarvojen keskiarvo oli 12.8 %.

Dr. Gibson drops the puck

Dr. James A. Gibson drops the puck in Brock's first intercollegiate hockey game which pits Brock University against York. circa 1969.