Development of an enzyme immobilization platform based on microencapsulation for paper-based biosensors

Un papier bioactif est obtenu par la modification d’un papier en y immobilisant une ou plusieurs biomolécules. La recherche et le développement de papiers bioactifs est en plein essor car le papier est un substrat peu dispendieux qui est déjà d’usage très répandu à travers le monde. Bien que les papiers bioactifs n’aient pas connus de succès commercial depuis la mise en marche de bandelettes mesurant le taux de glucose dans les années cinquante, de nombreux groupes de recherche travaillent à immobiliser des biomolécules sur le papier pour obtenir un papier bioactif qui est abordable et possède une bonne durée de vie. Contrairement à la glucose oxidase, l’enzyme utilisée sur ces bandelettes, la majorité des biomolécules sont très fragiles et perdent leur activité très rapidement lorsqu’immobilisées sur des papiers. Le développement de nouveaux papiers bioactifs pouvant détecter des substances d’intérêt ou même désactiver des pathogènes dépend donc de découverte de nouvelles techniques d’immobilisation des biomolécules permettant de maintenir leur activité tout en étant applicable dans la chaîne de production actuelle des papiers fins. Le but de cette thèse est de développer une technique d’immobilisation efficace et versatile, permettant de protéger l’activité de biomolécules incorporées sur des papiers. La microencapsulation a été choisie comme technique d’immobilisation car elle permet d’enfermer de grandes quantités de biomolécules à l’intérieur d’une sphère poreuse permettant leur protection. Pour cette étude, le polymère poly(éthylènediimine) a été choisi afin de générer la paroi des microcapsules. Les enzymes laccase et glucose oxidase, dont les propriétés sont bien établies, seront utilisées comme biomolécules test. Dans un premier temps, deux procédures d’encapsulation ont été développées puis étudiées. La méthode par émulsion produit des microcapsules de plus petits diamètres que la méthode par encapsulation utilisant un encapsulateur, bien que cette dernière offre une meilleure efficacité d’encapsulation. Par la suite, l’effet de la procédure d’encapsulation sur l’activité enzymatique et la stabilité thermique des enzymes a été étudié à cause de l’importance du maintien de l’activité sur le développement d’une plateforme d’immobilisation. L’effet de la nature du polymère utilisé pour la fabrication des capsules sur la conformation de l’enzyme a été étudié pour la première fois. Finalement, l’applicabilité des microcapsules de poly(éthylèneimine) dans la confection de papiers bioactifs a été démontré par le biais de trois prototypes. Un papier réagissant au glucose a été obtenu en immobilisant des microcapsules contenant l’enzyme glucose oxidase. Un papier sensible à l’enzyme neuraminidase pour la détection de la vaginose bactérienne avec une plus grande stabilité durant l’entreposage a été fait en encapsulant les réactifs colorimétriques dans des capsules de poly(éthylèneimine). L’utilisation de microcapsules pour l’immobilisation d’anticorps a également été étudiée. Les avancées au niveau de la plateforme d’immobilisation de biomolécules par microencapsulation qui ont été réalisées lors de cette thèse permettront de mieux comprendre l’effet des réactifs impliqués dans la procédure de microencapsulation sur la stabilité, l’activité et la conformation des biomolécules. Les résultats obtenus démontrent que la plateforme d’immobilisation développée peut être appliquée pour la confection de nouveaux papiers bioactifs.

Les polynômes orthogonaux matriciels et la méthode de factorisation

La méthode de factorisation est appliquée sur les données initiales d'un problème de mécanique quantique déja résolu. Les solutions (états propres et fonctions propres) sont presque tous retrouvés.

Les sources de plaisir issues d’oeuvres d’art contemporain dans un contexte muséal

La mission éducative des musées auprès de la société en générale aujourd’hui est incontestable et les musées d’art contemporain sont des endroits importants de formation et de délectation. Cette recherche de maîtrise qui s’inscrit dans le cadre de la recherche Le grand public et l’art contemporain : du rejet au plaisir menée par A.M. Émond et C. Dufresne-Tassé de 2009 à 2014 identifie les sources de plaisir qui peuvent émerger chez les visiteurs de type grand public lors d’une visite à un musée d’art contemporain. Pour ce faire, nous avons analysé 30 discours de visiteurs de type grand public qui ont visité le Musée d’art contemporain de Montréal dans le cadre de la recherche d’Émond et de Dufresne-Tassé. La présente recherche de maîtrise privilégie l’approche qualitative, étant à la fois exploratoire, empirique et fondamentale. Nos résultats ont démontré l’existence de plaisirs qui émergent en fonction de trois grandes catégories (objet muséal, visiteur lui-même et impression générale) et qui se subdivisent en dix-huit sous-catégories. Nous avons décrit chacune de ces catégories et sous-catégories de plaisir à l’aide d’exemples extraits des discours des visiteurs. Cette recherche contribue à l’avancement des connaissances en fournissant aux musées d’art contemporain des indications sur la présence de diverses sources de plaisir dans l’appréciation des visiteurs lors de leur traitement de l’art contemporain. Ainsi, les secteurs éducatifs des musées pourront réinvestir ces résultats de recherche dans l’élaboration de stratégies éducatives muséales destinées à ce public non spécialiste.

L'enfant au cinéma : la condition tragique d'une figure traumatique

La recherche vise à élaborer la condition tragique qui émane de la figure de l'enfant au cinéma – à travers ses traumas, ses blessures, voire sa destruction et sa perte – devant laquelle le spectateur adulte éprouve un certain malaise. Nous pouvons voir au cinéma des enfants aux prises avec des conditions de vie traumatisantes, voire inhumaines. Que ce soit les enfants abandonnés ou orphelins, les enfants violés, les enfants maltraités, les enfants victimes de guerre – incluant la dualité paradoxale qu’instaure l'enfant-soldat, de Ivan (« L’enfance d’Ivan », Tarkovski, 1962) à Komona (« Rebelle », Kim Nguyen, 2012) – ou les enfants face à la mort, diverses situations peuvent contribuer à inscrire l'enfance dans le registre du tragique, par la destruction ou la perte de l'enfance. L'enfance détruite porte en elle une blessure (trauma) – qu'elle soit physique ou psychique – qui renvoie au « manque », ou à la fragilité humaine que traduit l'image de l'enfant dit « sans secours ». Quand l’enfant doit faire face à une situation tragique où il est sans défense et confronté à son propre anéantissement, sa figure devient pour nous traumatique. Nous suggérons que le tragique place l’enfant au cinéma dans un après-coup qui renvoie à un traumatisme premier fondamental, prototype de toute situation traumatique. Pour le psychanalyste Sigmund Freud, ce serait un traumatisme lié à la détresse infantile – le « Hilflosigkeit » – qui correspond à la première angoisse vécue par le nourrisson dû à son impuissance (« Inhibition, symptôme et angoisse », [1926] 1951, Paris : PUF). Dans cette lignée, certains psychanalystes (comme Otto Rank ou Jean-Marie Delassus) préciseraient que le traumatisme s'installe dès la naissance, qui marque de manière universelle le premier sentiment de perte et d'angoisse suite à l'éjection dans un monde étranger et d'abord impossible, ce qui correspond à une dislocation première (suivant le sens qu’en propose Benoit Goetz dans « La dislocation » (2002, Paris : Éditions de la Passion)). L'enfant au cinéma, qui traverse des épreuves qui nous sont difficiles à concevoir, nous regarde et pointe en nous nos propres faiblesses, et cela interagit avec nos propres traumatismes. Quelques exemples filmiques viendront soutenir la recherche, avec principalement l’analyse d’un film exemplaire, « Les tortues volent aussi » de Bahman Ghobadi (2004).

Modèles et méthodes pour la planification de la récolte forestière

Ce projet de recherche a été réalisé avec la collaboration de FPInnovations. Une part des travaux concernant le problème de récolte chilien a été effectuée à l'Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería (ISCI) à Santiago (Chili).

MS Measurements

RMS measuring device is a nonlinear device consisting of linear and nonlinear devices. The performance of rms measurement is influenced by a number of factors; i) signal characteristics, 2) the measurement technique used and 3) the device characteristics. RMS measurement is not simple, particularly when the signals are complex and unknown. The problem of rms measurement on high crest-factor signals is fully discussed and a solution to this problem is presented in this thesis. The problem of rms measurement is systematically analized and found to have mainly three types of errors: (1) amplitude or waveform error 2) Frequency error and (3) averaging error. Various rms measurement techniques are studied and compared. On the basis of this study the rms -measurement is reclassified three categories: (1) Wave-form-error-free measurement (2) High-frequncy-error measurement and (3) Low-frequency error-free measurement. In modern digital sampled-data systems the signals are complex and waveform-error-free rms measurement is highly appreciated. Among the three basic blocks of rms measuring device the squarer is the most important one. A squaring technique is selected, that permits shaping of the squarer error characteristic in such a way as to achieve waveform-errob free rms measurement. The squarer is designed, fabricated and tested. A hybrid rms measurement using an analog rms computing device and digital display combines the speed of analog techniques and the resolution and ease of measurement of digital techniques. An A/D converter is modified to perform the square-rooting operation. A 10-V rms voltmeter using the developed rms detector is fabricated and tested. The chapters two, three and four analyse the problems involved in rms measurement and present a comparative study of rms computing techniques and devices. The fifth chapter gives the details of the developed rms detector that permits wave-form-error free rms measurement. The sixth chapter, enumerates the the highlights of the thesis and suggests a list of future projects

Studies on laser induced optogalvanic effect in certain gas discharges

Electrical gas discharges have been the subject of numerous investigations from the last century due to their growing interest in technological and fundamental applications. Absorption of electromagnetic radiation by a gas discharge result into a change in electrical impedance due to a significant perturbations in the steady state population of excited levels and the degree of ionization. This change in impedance produced by resonant absorption of radiation is known as optogalvanic COG) effect. where as that is produced by injecting electrons in to the discharge by photoelectric emission is usually known as photoemission optogalvanic (FOG) effect. With the development of lasers and sophisticated electronic equipment. these effects have established their importance in analytical and spectroscopic measurements. The present thesis deals with the work carried out by the author in the field optogalvanic effect during the past few years at the Department of Physics in Cochin University of Science| and "Fechnology. The results and the observation are summarized in nine chapters and the references to the literature is made at the end of each chapter

Numerical Methods for Non-Stationary Stokes Flow

We consider a first order implicit time stepping procedure (Euler scheme) for the non-stationary Stokes equations in smoothly bounded domains of R3. Using energy estimates we can prove optimal convergence properties in the Sobolev spaces Hm(G) (m = 0;1;2) uniformly in time, provided that the solution of the Stokes equations has a certain degree of regularity. For the solution of the resulting Stokes resolvent boundary value problems we use a representation in form of hydrodynamical volume and boundary layer potentials, where the unknown source densities of the latter can be determined from uniquely solvable boundary integral equations’ systems. For the numerical computation of the potentials and the solution of the boundary integral equations a boundary element method of collocation type is used. Some simulations of a model problem are carried out and illustrate the efficiency of the method.

Economics of Hybrid Photovoltaic Power Plants

The global power supply stability is faced to several severe and fundamental threats, in particular steadily increasing power demand, diminishing and degrading fossil and nuclear energy resources, very harmful greenhouse gas emissions, significant energy injustice and a structurally misbalanced ecological footprint. Photovoltaic (PV) power systems are analysed in various aspects focusing on economic and technical considerations of supplemental and substitutional power supply to the constraint conventional power system. To infer the most relevant system approach for PV power plants several solar resources available for PV systems are compared. By combining the different solar resources and respective economics, two major PV systems are identified to be very competitive in almost all regions in the world. The experience curve concept is used as a key technique for the development of scenario assumptions on economic projections for the decade of the 2010s. Main drivers for cost reductions in PV systems are learning and production growth rate, thus several relevant aspects are discussed such as research and development investments, technical PV market potential, different PV technologies and the energetic sustainability of PV. Three major market segments for PV systems are identified: off-grid PV solutions, decentralised small scale on-grid PV systems (several kWp) and large scale PV power plants (tens of MWp). Mainly by application of ‘grid-parity’ and ‘fuel-parity’ concepts per country, local market and conventional power plant basis, the global economic market potential for all major PV system segments is derived. PV power plant hybridization potential of all relevant power technologies and the global power plant structure are analyzed regarding technical, economical and geographical feasibility. Key success criteria for hybrid PV power plants are discussed and comprehensively analysed for all adequate power plant technologies, i.e. oil, gas and coal fired power plants, wind power, solar thermal power (STEG) and hydro power plants. For the 2010s, detailed global demand curves are derived for hybrid PV-Fossil power plants on a per power plant, per country and per fuel type basis. The fundamental technical and economic potentials for hybrid PV-STEG, hybrid PV-Wind and hybrid PV-Hydro power plants are considered. The global resource availability for PV and wind power plants is excellent, thus knowing the competitive or complementary characteristic of hybrid PV-Wind power plants on a local basis is identified as being of utmost relevance. The complementarity of hybrid PV-Wind power plants is confirmed. As a result of that almost no reduction of the global economic PV market potential need to be expected and more complex power system designs on basis of hybrid PV-Wind power plants are feasible. The final target of implementing renewable power technologies into the global power system is a nearly 100% renewable power supply. Besides balancing facilities, storage options are needed, in particular for seasonal power storage. Renewable power methane (RPM) offers respective options. A comprehensive global and local analysis is performed for analysing a hybrid PV-Wind-RPM combined cycle gas turbine power system. Such a power system design might be competitive and could offer solutions for nearly all current energy system constraints including the heating and transportation sector and even the chemical industry. Summing up, hybrid PV power plants become very attractive and PV power systems will very likely evolve together with wind power to the major and final source of energy for mankind.

Numerical Methods for the Unsteady Compressible Navier-Stokes Equations

We consider numerical methods for the compressible time dependent Navier-Stokes equations, discussing the spatial discretization by Finite Volume and Discontinuous Galerkin methods, the time integration by time adaptive implicit Runge-Kutta and Rosenbrock methods and the solution of the appearing nonlinear and linear equations systems by preconditioned Jacobian-Free Newton-Krylov, as well as Multigrid methods. As applications, thermal Fluid structure interaction and other unsteady flow problems are considered. The text is aimed at both mathematicians and engineers.

The Human in the Loop: User Participation in Self-Adaptive Software

Self-adaptive software provides a profound solution for adapting applications to changing contexts in dynamic and heterogeneous environments. Having emerged from Autonomic Computing, it incorporates fully autonomous decision making based on predefined structural and behavioural models. The most common approach for architectural runtime adaptation is the MAPE-K adaptation loop implementing an external adaptation manager without manual user control. However, it has turned out that adaptation behaviour lacks acceptance if it does not correspond to a user’s expectations – particularly for Ubiquitous Computing scenarios with user interaction. Adaptations can be irritating and distracting if they are not appropriate for a certain situation. In general, uncertainty during development and at run-time causes problems with users being outside the adaptation loop. In a literature study, we analyse publications about self-adaptive software research. The results show a discrepancy between the motivated application domains, the maturity of examples, and the quality of evaluations on the one hand and the provided solutions on the other hand. Only few publications analysed the impact of their work on the user, but many employ user-oriented examples for motivation and demonstration. To incorporate the user within the adaptation loop and to deal with uncertainty, our proposed solutions enable user participation for interactive selfadaptive software while at the same time maintaining the benefits of intelligent autonomous behaviour. We define three dimensions of user participation, namely temporal, behavioural, and structural user participation. This dissertation contributes solutions for user participation in the temporal and behavioural dimension. The temporal dimension addresses the moment of adaptation which is classically determined by the self-adaptive system. We provide mechanisms allowing users to influence or to define the moment of adaptation. With our solution, users can have full control over the moment of adaptation or the self-adaptive software considers the user’s situation more appropriately. The behavioural dimension addresses the actual adaptation logic and the resulting run-time behaviour. Application behaviour is established during development and does not necessarily match the run-time expectations. Our contributions are three distinct solutions which allow users to make changes to the application’s runtime behaviour: dynamic utility functions, fuzzy-based reasoning, and learning-based reasoning. The foundation of our work is a notification and feedback solution that improves intelligibility and controllability of self-adaptive applications by implementing a bi-directional communication between self-adaptive software and the user. The different mechanisms from the temporal and behavioural participation dimension require the notification and feedback solution to inform users on adaptation actions and to provide a mechanism to influence adaptations. Case studies show the feasibility of the developed solutions. Moreover, an extensive user study with 62 participants was conducted to evaluate the impact of notifications before and after adaptations. Although the study revealed that there is no preference for a particular notification design, participants clearly appreciated intelligibility and controllability over autonomous adaptations.

Exam 85 pdf

Exam questions and solutions in PDF

Revision sheet

Exercises and solutions in LaTex. Diagrams for the questions are all together in the support.zip file, as .eps files

Exam 85

Exam questions and solutions in LaTex

Exam 87 pdf

Exam questions and solutions in PDF