A simple device for multiplex ELISA made from melt-extruded plastic microcapillary film

We present a simple device for multiplex quantitative enzyme-linked immunosorbant assays (ELISA) made from a novel melt-extruded microcapillary film (MCF) containing a parallel array of 200µm capillaries along its length. To make ELISA devices different protein antigens or antibodies were immobilised inside individual microcapillaries within long reels of MCF extruded from fluorinated ethylene propylene (FEP). Short pieces of coated film were cut and interfaced with a pipette, allowing sequential uptake of samples and detection solutions into all capillaries from a reagent well. As well as being simple to produce, these FEP MCF devices have excellent light transmittance allowing direct optical interrogation of the capillaries for simple signal quantification. Proof of concept experiments demonstrate both quantitative and multiplex assays in FEP MCF devices using a standard direct ELISA procedure and read using a flatbed scanner. This new multiplex immunoassay platform should find applications ranging from lab detection to point-of-care and field diagnostics.

A novel bogie design made of glass fibre reinforced plastic

This paper presents a completely new design of a bogie-frame made of glass fibre reinforced composites and its performance under various loading conditions predicted by finite element analysis. The bogie consists of two frames, with one placed on top of the other, and two axle ties connecting the axles. Each frame consists of two side arms and a transom between. The top frame is thinner and more compliant and has a higher curvature compared with the bottom frame. Variable vertical stiffness can be achieved before and after the contact between the two frames at the central section of the bogie to cope with different load levels. Finite element analysis played a very important role in the design of this structure. Stiffness and stress levels of the full scale bogie presented in this paper under various loading conditions have been predicted by using Marc provided by MSC Software. In order to verify the finite element analysis (FEA) models, a fifth scale prototype of the bogie has been made and tested under quasi-static loading conditions. Results of testing on the fifth scale bogie have been used to fine tune details like contact and friction in the fifth scale FEA models. These conditions were then applied to the full scale models. Finite element analysis results show that the stress levels in all directions are low compared with material strengths.

Impact of a new anisotropic rheology on simulations of Arctic sea ice

new rheology that explicitly accounts for the subcontinuum anisotropy of the sea ice cover is implemented into the Los Alamos sea ice model. This is in contrast to all models of sea ice included in global circulation models that use an isotropic rheology. The model contains one new prognostic variable, the local structure tensor, which quantifies the degree of anisotropy of the sea ice, and two parameters that set the time scale of the evolution of this tensor. The anisotropic rheology provides a subcontinuum description of the mechanical behavior of sea ice and accounts for a continuum scale stress with large shear to compression ratio and tensile stress component. Results over the Arctic of a stand-alone version of the model are presented and anisotropic model sensitivity runs are compared with a reference elasto-visco-plastic simulation. Under realistic forcing sea ice quickly becomes highly anisotropic over large length scales, as is observed from satellite imagery. The influence of the new rheology on the state and dynamics of the sea ice cover is discussed. Our reference anisotropic run reveals that the new rheology leads to a substantial change of the spatial distribution of ice thickness and ice drift relative to the reference standard visco-plastic isotropic run, with ice thickness regionally increased by more than 1 m, and ice speed reduced by up to 50%.

Characterization and antimicrobial efficacy against E. coli of a helium/air plasma at atmospheric pressure created in a plastic package

A plasma source, sustained by the application of a floating high voltage (±15 kV) to parallel-plate electrodes at 50 Hz, has been achieved in a helium/air mixture at atmospheric pressure (P = 105 Pa) contained in a zip-locked plastic package placed in the electrode gap. Some of the physical and antimicrobial properties of this apparatus were established with a view to ascertain its performance as a prototype for the disinfection of fresh produce. The current–voltage (I–V) and charge–voltage (Q–V) characteristics of the system were measured as a function of gap distance d, in the range (3 × 103 ≤ Pd ≤ 1.0 × 104 Pa m). The electrical measurements showed this plasma source to exhibit the characteristic behaviour of a dielectric barrier discharge in the filamentary mode and its properties could be accurately interpreted by the two-capacitance in series model. The power consumed by the discharge and the reduced field strength were found to decrease quadratically from 12.0 W to 4.5 W and linearly from 140 Td to 50 Td, respectively, in the range studied. Emission spectra of the discharge were recorded on a relative intensity scale and the dominant spectral features could be assigned to strong vibrational bands in the 2+ and 1− systems of N2 and ${\rm N}_2^+$ , respectively, with other weak signatures from the NO and OH radicals and the N+, He and O atomic species. Absolute spectral intensities were also recorded and interpreted by comparison with the non-equilibrium synthetic spectra generated by the computer code SPECAIR. At an inter-electrode gap of 0.04 m, this comparison yielded typical values for the electron, vibrational and translational (gas) temperatures of (4980 ± 100) K, (2700 ± 200) K and (300 ± 100) K, respectively and an electron density of 1.0 × 1017 m−3. A Boltzmann plot also provided a value of (3200 ± 200 K) for the vibrational temperature. The antimicrobial efficacy was assessed by studying the resistance of both Escherichia coli K12 its isogenic mutants in soxR, soxS, oxyR, rpoS and dnaK selected to identify possible cellular responses and targets related with 5 min exposure to the active gas in proximity of, but not directly in, the path of the discharge filaments. Both the parent strain and mutants populations were significantly reduced by more than 1.5 log cycles in these conditions, showing the potential of the system. Post-treatment storage studies showed that some transcription regulators and specific genes related to oxidative stress play an important role in the E. coli repair mechanism and that plasma exposure affects specific cell regulator systems.

Plastic and evolutionary responses to heat stress in a temperate dung fly: negative correlation between basal and induced heat tolerance?

Extreme weather events such as heat waves are becoming more frequent and intense. Populations can cope with elevated heat stress by evolving higher basal heat tolerance (evolutionary response) and/or stronger induced heat tolerance (plastic response). However, there is ongoing debate about whether basal and induced heat tolerance are negatively correlated and whether adaptive potential in heat tolerance is sufficient under ongoing climate warming. To evaluate the evolutionary potential of basal and induced heat tolerance, we performed experimental evolution on a temperate source 4 population of the dung fly Sepsis punctum. Offspring of flies adapted to three thermal selection regimes (Hot, Cold and Reference) were subjected to acute heat stress after having been exposed to either a hot-acclimation or non-acclimation pretreatment. As different traits may respond differently to temperature stress, several physiological and life history traits were assessed. Condition dependence of the response was evaluated by exposing juveniles to different levels of developmental (food restriction/rearing density) stress. Heat knockdown times were highest, whereas acclimation effects were lowest in the Hot selection regime, indicating a negative association between basal and induced heat tolerance. However, survival, adult longevity, fecundity and fertility did not show such a pattern. Acclimation had positive effects in heat-shocked flies, but in the absence of heat stress hot-acclimated flies had reduced life spans relative to nonacclimated ones, thereby revealing a potential cost of acclimation. Moreover, body size positively affected heat tolerance and unstressed individuals were less prone to heat stress than stressed flies, offering support for energetic costs associated with heat tolerance. Overall, our results indicate that heat tolerance of temperate insects can evolve under rising temperatures, but this response could be limited by a negative relationship between basal and induced thermotolerance, and may involve some but not other fitness-related traits.

Análise não linear física e geométrica de pórticos espaciais

Apresenta-se uma formulação do tipo incrementaliterativa destinada a análise não linear de pórticos espaciais. Considera-se os efeitos não lineares introduzidos pelas mudanças de configuração geométrica da estrutura e também pela combinação destes efeitos com aqueles inerentes ao comportamento plástico exibido pelo material. As relações cinemáticas empregadas permitem a consideração de deslocamentos arbitrariamente grandes, acompanhadas de pequenas deformações . A modelagem do comportamento plástico do material é efetuada através do conceito de rótula plástica, estabelecido a partir de um critério de plastificação generalizado. Adota-se uma matriz de rigidez geométrica de barra baseada em momentos semitangenciais. Para elementos com extremos plastificados, é deduzida uma matriz de rigidez elasto-plástica. Emprega-se um método numérico do tipo incremental-iterativo, que utiliza como condição básica de controle da análise a constância do trabalho realizado pelos incrementos de cargas, em cada passo incremental (Método de Controle por Trabalho).A formulação permite uma descricão completa do desempenho mecânico da estrutura, inclusive em estágio de deformação pós-crítico em que ocorre regressão do carregamento com aumento de deslocamentos, ou vice-versa. A formulação foi implementada em um programa computacional elaborado em linguagem FORTRAN. Vários exemplos numéricos são apresentados para mostrar a eficiência das procedimentos propostos.

Um modelo elasto-viscoplástico para análise de peças de concreto estrutural, submetidas a estados planos de tensão, através do método dos elementos finitos

O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de peças de concreto armado e protendido submetidas a estados planos de tensão. O estudo abrange situações de carga de curta e longa duração, onde consideram-se fluência e retração do concreto e relaxação do aço. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para descrever o comportamento dos materiais. Implementou-se um modelo de camadas superpostas para melhor representar o comportamento do concreto, onde o material é composto de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes características materiais e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para a fissuração da concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a amadura passiva como a de pratensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Os deslocamentos ao longo da armadura são referenciados aos deslocamentos nodais do elemento de concreto. Deste modo, obtém-se uma matriz de rigidez para a armadura com as mesmas dimensões que a matriz de rigidez do elemento de concreto, A matriz de rigidez do elemento concreto-aço é a soma das duas matrizes. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os resultados obtidos com esse programa computacionai são comparados com valores experimentais disponíveis.

Aplicação do método dos elementos finitos para a análise elasto-viscoplástica de peças de concreto armado e protendido, submetidas a estados planos de tensão

O objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de estruturas de concreto armado e protendido, sob estados planos de tensão. O modelo computacional utiliza dois procedimentos distintos, baseados em um modelo elasto-viscoplástico. No primeiro, determina-se a resposta da estrutura ao longo do tempo. Considera-se, nesta etapa, que o material possui comportamento viscoelástico. No segundo, busca-se a resposta da estrutura para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com um comportamento elastoplástico. Um modelo de camadas superpostas é adotado para melhor representar o comportamento viscoelástico do concreto e da armadura protendida, onde estes materiais são compostos de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes propriedades mecânicas e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para representar o concreto fissurado, utiliza-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a armadura passiva quanto a armadura de protensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Desta forma, as matrizes de rigidez das armaduras têm as mesmas dimensões das matrizes de rigidez dos elementos de concreto e ambas são somadas para a obtenção das matrizes de rigidez totais. Para verificar a precisão do modelo computacional, compararam-se resultados numéricos com valores experimentais disponíveis.

Aplicação do princípio da correspondência elasto-viscoelástica para previsão de deformabilidade de misturas asfálticas

Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descrição do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes. As previsões de resultados a ensaios sob diferentes condições aos das calibrações mostraram resultados qualitativamente bons às freqüências de ciclo de 1 Hz, comprovados na comparação das curvas de deslocamentos normalizadas. Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descrição do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes. Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descrição do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes.

Transport of Pirarucu Arapaima gigas juveniles in plastic bag

Este estudo examinou as respostas de estresse de juvenis de pirarucu transportados em sistema fechado. Pirarucu (Arapaima gigas) é um peixe nativo da bacia Amazônica, da família Osteoglossidae que possui respiração aérea obrigatória. Foi realizado um transporte de curta duração (6 h) em sacos de polietileno inflados com ar atmosférico (grupo ar) ou com oxigênio puro (grupo oxi). O oxigênio dissolvido foi o único parâmetro de qualidade da água que apresentou diferença estatística entre os grupos, e como esperado, o oxigênio estava supersaturado para o grupo oxi. Não houve mortalidade após o transporte em ambos os grupos. Os peixes se alimentaram 36 h após o transporte e apresentaram um consumo de ração habitual após 72 h. As respostas fisiológicas foram semelhantes nos dois grupos. O cortisol não apresentou mudança significativa durante o período de amostragem. Ao contrário da maioria das espécies, os valores de cortisol se apresentaram inalterados nos dois grupos durante a amostragem, enquanto a glicose teve um aumento significativo até 12 h após o transporte. Os resultados mostram que o transporte de pirarucu em sacos de polietileno pode ser realizado com ar atmosférico ou oxigênio puro, uma vez que as respostas de estresse, a qualidade da água e o comportamento alimentar após 36 h foram similar entre os grupos.

MIGRATION MEASUREMENTS FROM PLASTIC PACKAGING: A SIMULATION STUDY ON INFLUENCE OF INITIAL CONCENTRATION PROFILE

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fractal behavior throughout stretch zone of 15-5PH steel under elastic-plastic loading conditions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Experimental Investigation into the Characteristics of In-Pipe Leak Noise in Plastic Water Filled Pipes

This paper presents an experimental investigation of the characteristics of leak noise in plastic water-filled pipes. An experimental set-up was designed to identify the physical mechanisms of leak noise generation. Possible mechanisms include cavitation and turbulence. The experiments show that cavitation is not responsible for leak noise generation and clearly indicate that turbulence is the main mechanism, at least in the experiments conducted. An alternative experimental set-up was also designed to identify the characteristics of leak noise spectra and to investigate how the spectra are affected by the leak size and the leak flow velocity. A number of different hole sizes (leaks) starting from 1 mm diameter, increasing progressively every 0.5 mm until a size of 4 mm diameter were tested for different jet velocities and an empirical model that describes this behaviour is proposed.

Microstructural Characterization of Ti-6Al-7Nb Alloy After Severe Plastic Deformation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)