Analisi comparativa dei modelli per gli incendi di liquidi infiammabili

I depositi di liquidi infiammabili sono stabilimenti industriali in cui avvengono spesso incendi di grandi dimensioni a causa degli ingenti quantitativi di sostanze infiammabili detenute. Gli incendi tipici dei liquidi infiammabili sono gli incendi di pozza in caso di rilascio del liquido al suolo e gli incendi di serbatoio in caso di ignizione del liquido all’interno del serbatoio stesso. Tali incendi hanno la potenzialità di danneggiare le apparecchiature limitrofe, determinandone il cedimento e dunque l’incremento delle dimensioni dell’incendio e dell’area di danno; tale fenomeno è detto effetto domino. Per la modellazione degli incendi sono disponibili diversi strumenti, divisibili essenzialmente in due categorie: modelli semplici, ovvero basati su correlazioni semi-empiriche e modelli avanzati, costituiti dai codici CFD. L’obiettivo principale del presente lavoro di tesi è il confronto tra le diverse tipologie di strumenti disponibili per la modellazione degli incendi di liquidi infiammabili. In particolare sono stati confrontati tra loro il codice FDS (Fire Dynamics Simulator), il metodo del TNO ed il modello per gli incendi di pozza incorporato nel software ALOHA. Il codice FDS è un modello avanzato, mentre il metodo del TNO ed il modello implementato nel software ALOHA sono modelli semplici appartenenti alla famiglia dei Solid Flame Models. La prima parte del presente lavoro di tesi è dedicata all’analisi delle caratteristiche e delle problematiche di sicurezza dei depositi di liquidi infiammabili, con specifico riferimento all’analisi storica. Nella seconda parte invece i tre metodi sopra citati sono applicati ad un parco serbatoi di liquidi infiammabili ed è effettuato il confronto dei risultati, anche ai fini di una valutazione preliminare dell’effetto domino. La tesi è articolata in 6 capitoli. Dopo il Capitolo 1, avente carattere introduttivo, nel Capitolo 2 vengono richiamati i principali concetti riguardanti gli incendi e vengono analizzate le caratteristiche e le problematiche di sicurezza dei depositi di liquidi infiammabili. Il Capitolo 3 è dedicato alla discussione delle caratteristiche degli incendi di pozza, alla presentazione delle tipologie di strumenti a disposizione per la loro modellazione ed alla descrizione di dettaglio dei modelli utilizzati nel presente lavoro di tesi. Il Capitolo 4 contiene la presentazione del caso di studio. Nel Capitolo 5, che costituisce il cuore del lavoro, i modelli descritti sono applicati al caso di studio, con un’approfondita discussione dei risultati e una valutazione preliminare dell’effetto domino. Nel Capitolo 6 infine sono riportate alcune considerazioni conclusive.

Development of a fluorescent-based single liposome assay for studying calcium transporter LMCA1

The morphological and functional unit of all the living organisms is the cell. The transmembrane proteins, localized in the plasma membrane of cells, play a key role in the survival of the cells themselves. These proteins perform a variety of different tasks, for example the control of the homeostasis. In order to control the homeostasis, these proteins have to regulate the concentration of chemical elements, like ions, inside and outside the cell. These regulations are fundamental for the survival of the cell and to understand them we need to understand how transmembrane proteins work. Two of the most important categories of transmembrane proteins are ion channels and transporter proteins. The ion channels have been depth studied at the single molecule level since late 1970s with the development of patch-clamp technique. It is not possible to apply this technique to study the transporter proteins so a new technique is under development in order to investigate the behavior of transporter proteins at the single molecule level. This thesis describes the development of a nanoscale single liposome assay for functional studies of transporter proteins based on quantitative fluorescence microscopy in a highly-parallel manner and in real time. The transporter of interest is the prokaryotic transporter Listeria Monocytogenes Ca2+-ATPase1 (LMCA1), a structural analogue of the eukaryotic calcium pumps SERCA and PMCA. This technique will allow the characterization of LMCA1 functionality at the single molecule level. Three systematically characterized fluorescent sensors were tested at the single liposome scale in order to investigate if their properties are suitable to study the function of the transporter of interest. Further studies will be needed in order to characterize the selected calcium sensor and pH sensor both implemented together in single liposomes and in presence of the reconstituted protein LMCA1.

Stima della variazione dello sforzo assiale nei pilastri e nelle connessioni per diverse tipologie di strutture prefabbricate

In questo studio è stata effettuata una stima della riduzione della azione verticale sul pilastro e in particolare in corrispondenza delle connessioni, per varie tipologie strutturali, per effetto dell’azione sismica verticale. Si è pervenuti, nei diversi casi analizzati, una legge per il coefficiente di attrito dinamico, a partire dal coefficiente di attrito statico, tenendo conto della legge di riduzione dello sforzo assiale, da utilizzare per il calcolo della forza di attrito che si instaura nelle suddette condizioni dinamiche. A tal fine sono stati utilizzati diversi modelli che tengono conto delle caratteristiche geometriche, della lunghezza e della forma degli elementi strutturali oltre che delle varie condizioni di carico, luci massime e minime che possono raggiungere gli elementi orizzontali. Sono state pertanto effettuate, attraverso l’ utilizzo di software di calcolo agli elementi finiti, diverse tipologie di analisi che hanno permesso di effettuare le indagini necessarie sul problema oggetto di studio.

Strength development of single beech wood veneers considering different climate conditions

La tesi di laurea è stata svolta presso l’Università di Scienze Applicate di Rosenheim, in Germania; il progetto di ricerca si basa sulla tecnica di rinforzo conosciuta come “Soil Nailing”, che consiste nella costruzione di un’opera di sostegno nella realizzazione di pareti di scavo o nel consolidamento di versanti instabili. L’obiettivo principale dell’elaborato sarà quello di valutare la fattibilità dell’impiego di tubi fabbricati con legno di faggio, in sostituzione dei chiodi d’acciaio comunemente utilizzati; la scelta di questo tipo di legno è dettata dalla larga disponibilità presente in Germania. La sollecitazione principale su tali tubi sarà di trazione parallela alla fibratura, tramite test sperimentali è stato possibile valutare tale resistenza nelle diverse condizioni in cui si verrà a trovare il tubo dopo l’installazione nel terreno. A tal proposito è necessario specificare che, l’indagine per risalire all’influenza che le condizioni ambientali esercitano sull’elemento, verrà condotta su provini costituiti da un singolo strato di legno; in tal modo si può apprezzare l’influenza direttamente sull’elemento base e poi risalire al comportamento globale. I dati ottenuti dall’indagine sperimentale sono stati elaborati tramite la teoria di Weibull, largamente utilizzata in tecnologia dei materiali per quanto riguarda materiali fragili come il legno; tali distribuzioni hanno permesso la determinazione della resistenza caratteristica dei provini per ogni condizione ambientale d’interesse. Per quanto riguarda la valutazione della fattibilità dell’uso di tubi in legno in questa tecnica di consolidamento, è stato eseguito il dimensionamento del tubo, utilizzando i dati a disposizione ottenuti dall’indagine sperimentale eseguita; ed infine sono state eseguite le verifiche di stabilità dell’intervento.

Caratterizzazione sperimentale della produzione in aria di 41-Ar nell'impiego di un ciclotrone per uso biomedico

Negli ultimi anni l'utilizzo di ciclotroni per la produzione di radionuclidi, impiegati nell'ambito della Medicina Nucleare, è diventato un processo sempre più diffuso e numerosi sono i modelli commercialmente disponibili. L'impiego di questo tipo di apparecchiature porta a considerare questioni rilevanti legate alla radioprotezione che coinvolgono una serie di aspetti complessi sia nella fase progettuale del sistema, sia nell'ottenimento delle necessarie autorizzazioni. In particolare, uno dei problemi radioprotezionistici da affrontare è legato alla dispersione in ambiente di aeriformi radioattivi, prodotti dall'interazione di flussi di particelle secondarie con l'aria. In questo lavoro di tesi, svolto presso il Servizio di Fisica Sanitaria dell'Ospedale Sant'Orsola di Bologna, si è cercato di caratterizzare l'emissione di tali gas radioattivi considerando l'effetto del sistema di ventilazione. E' stata eseguita un'estesa campagna di misurazioni in diversi punti di campionamento, collocati lungo il percorso di estrazione dell'aria: dal bunker fino all'immissione in ambiente. Sono stati ideati e realizzati dei compatti sistemi di campionamento che hanno permesso di definire, attraverso un sistema di spettrometria gamma equipaggiato con rivelatore al HPGe, una sistematica procedura per la determinazione di concentrazione di attività. I risultati ottenuti mostrano come, durante la routine di produzione di 18F mediante ciclotrone, il processo più rilevante di attivazione dell'aria sia la produzione di 41Ar (T1/2=109.34 minuti), unico radionuclide identificato in tutte le misurazioni. Infine, sulla base dei dati sperimentali ottenuti, è stata effettuata una valutazione della dose rilasciata alla popolazione locale. Il risultato, pari a 0.19 µSv/anno, può essere considerato trascurabile rispetto alla soglia di "non rilevanza radiologica", a dimostrazione di come le tipiche procedure in ambito di Medicina Nucleare possano essere considerate del tutto giustificate.

Two-dimensional relaxation-diffusion analysis to study water compartmentalization in cells by a single-sided NMR device

In questo lavoro di tesi è presentato un metodo per lo studio della compartimentalizzazione dell’acqua in cellule biologiche, mediante lo studio dell’autodiffusione delle molecole d’acqua tramite uno strumento NMR single-sided. Le misure sono state eseguite nel laboratorio NMR all’interno del DIFA di Bologna. Sono stati misurati i coefficienti di autodiffusione di tre campioni in condizione bulk, ottenendo risultati consistenti con la letteratura. È stato poi analizzato un sistema cellulare modello, Saccharomyces cerevisiae, allo stato solido, ottimizzando le procedure per l’ottenimento di mappe di correlazione 2D, aventi come assi il coefficiente di autodiffusione D e il tempo di rilassamento trasversale T2. In questo sistema l’acqua è confinata e l’autodiffusione è ristretta dalle pareti cellulari, si parla quindi di coefficiente di autodiffusione apparente, Dapp. Mediante le mappe sono state individuate due famiglie di nuclei 1H. Il campione è stato poi analizzato in diluizione in acqua distillata, confermando la separazione del segnale in due distinte famiglie. L’utilizzo di un composto chelato, il CuEDTA, ha permesso di affermare che la famiglia con il Dapp maggiore corrisponde all’acqua esterna alle cellule. L’analisi dei dati ottenuti sulle due famiglie al variare del tempo lasciato alle molecole d’acqua per la diffusione hanno portato alla stima del raggio dei due compartimenti: r=2.3±0.2µm per l’acqua extracellulare, r=0.9±0.1µm per quella intracellulare, che è probabilmente acqua scambiata tra gli organelli e il citoplasma. L’incertezza associata a tali stime tiene conto soltanto dell’errore nel calcolo dei parametri liberi del fit dei dati, è pertanto una sottostima, dovuta alle approssimazioni connesse all’utilizzo di equazioni valide per un sistema poroso costituito da pori sferici connessi non permeabili. Gli ordini di grandezza dei raggi calcolati sono invece consistenti con quelli osservabili dalle immagini ottenute con il microscopio ottico.

Effect of immune pressure on hepatitis C virus evolution: insights from a single-source outbreak

The host's immune response to hepatitis C virus (HCV) can result in the selection of characteristic mutations (adaptations) that enable the virus to escape this response. The ability of the virus to mutate at these sites is dependent on the incoming virus, the fitness cost incurred by the mutation, and the benefit to the virus in escaping the response. Studies examining viral adaptation in chronic HCV infection have shown that these characteristic immune escape mutations can be observed at the population level as human leukocyte antigen (HLA)-specific viral polymorphisms. We examined 63 individuals with chronic HCV infection who were infected from a single HCV genotype 1b source. Our aim was to determine the extent to which the host's immune pressure affects HCV diversity and the ways in which the sequence of the incoming virus, including preexisting escape mutations, can influence subsequent mutations in recipients and infection outcomes. Conclusion: HCV sequences from these individuals revealed 29 significant associations between specific HLA types within the new hosts and variations within their viruses, which likely represent new viral adaptations. These associations did not overlap with previously reported adaptations for genotypes 1a and 3a and possibly reflected a combination of constraint due to the incoming virus and genetic distance between the strains. However, these sites accounted for only a portion of the sites in which viral diversity was observed in the new hosts. Furthermore, preexisting viral adaptations in the incoming (source) virus likely influenced the outcomes in the new hosts.

Intra-articular calcium phosphate cement: Its fate and impact on joint tissues in a rabbit model

Clinical application of injectable ceramic cement in comminuted fractures revealed penetration of the viscous paste into the joint space. Not much is known on the fate of this cement and its influence on articular tissues. The purpose of this experimental study was to assess these unknown alterations of joint tissues after intra-articular injection of cement in a rabbit knee. Observation periods were from 1 week up to 24 months, with three rabbits per group. Norian SRS cement was injected into one knee joint, the contralateral side receiving the same volume of Ringers' solution. Light microscopic evaluation of histologic sections was performed, investigating the appearance of the cement, inflammatory reactions, and degenerative changes of the articular surface. No signs of pronounced acute or chronic inflammation were visible. The injected cement was mainly found as a single particle, anterior to the cruciate ligaments. It became surrounded by synovial tissues within 4 weeks and showed signs of superficial resorption. In some specimens, bone formation was seen around the cement. Degeneration of the articular surface showed no differences between experimental and control side, and no changes over time became apparent. No major degenerative changes were induced by the injected cement. The prolonged presence of cement still seems to make it advisable to remove radiologically visible amounts from the joint space.

A HIDDEN MARKOV MODEL FOR JOINT ESTIMATION OF GENOTYPE AND COPY NUMBER IN HIGH-THROUGHPUT SNP CHIPS

Amplifications and deletions of chromosomal DNA, as well as copy-neutral loss of heterozygosity have been associated with diseases processes. High-throughput single nucleotide polymorphism (SNP) arrays are useful for making genome-wide estimates of copy number and genotype calls. Because neighboring SNPs in high throughput SNP arrays are likely to have dependent copy number and genotype due to the underlying haplotype structure and linkage disequilibrium, hidden Markov models (HMM) may be useful for improving genotype calls and copy number estimates that do not incorporate information from nearby SNPs. We improve previous approaches that utilize a HMM framework for inference in high throughput SNP arrays by integrating copy number, genotype calls, and the corresponding confidence scores when available. Using simulated data, we demonstrate how confidence scores control smoothing in a probabilistic framework. Software for fitting HMMs to SNP array data is available in the R package ICE.

Isometric rate of force development, maximum voluntary contraction, and balance in women with and without joint hypermobility

OBJECTIVE: To determine differences between hypermobile subjects and controls in terms of maximum strength, rate of force development, and balance. METHODS: We recruited 13 subjects with hypermobility and 18 controls. Rate of force development and maximal voluntary contraction (MVC) during single leg knee extension of the right knee were measured isometrically for each subject. Balance was tested twice on a force plate with 15-second single-leg stands on the right leg. Rate of force development (N/second) and MVC (N) were extracted from the force-time curve as maximal rate of force development (= limit Deltaforce/Deltatime) and the absolute maximal value, respectively. RESULTS: The hypermobile subjects showed a significantly higher value for rate of force development (15.2% higher; P = 0.038, P = 0.453, epsilon = 0.693) and rate of force development related to body weight (16.4% higher; P = 0.018, P = 0.601, epsilon = 0.834) than the controls. The groups did not differ significantly in MVC (P = 0.767, P = 0.136, epsilon = 0.065), and MVC related to body weight varied randomly between the groups (P = 0.921, P = 0.050, epsilon = 0.000). In balance testing, the mediolateral sway of the hypermobile subjects showed significantly higher values (11.6% higher; P = 0.034, P = 0.050, epsilon = 0.000) than that of controls, but there was no significant difference (4.9% difference; P = 0.953, P = 0.050, epsilon = 0.000) in anteroposterior sway between the 2 groups. CONCLUSION: Hypermobile women without acute symptoms or limitations in activities of daily life have a higher rate of force development in the knee extensors and a higher mediolateral sway than controls with normal joint mobility.

[Arterial-adaptive dilatation and Doppler velocimetry in normal fetuses with a single umbilical artery]

PURPOSE: In this study we examined the arterial-adaptive dilatation and Doppler velocimetry, especially RI values, in normal fetuses with a single umbilical artery (SUA). MATERIALS AND METHODS: We studied 195 fetuses from 18 to 39 weeks of gestational age with a prenatally identified SUA retrospectively. They were enrolled in this study if the following information applied: > 18 weeks of gestational age, no structural or chromosomal abnormalities, and histopathological confirmation of SUA. Sonographic examination included evaluation of the umbilical artery resistance and the cross-sectional area of the umbilical cord, and its vessels were measured in all cases. Small for gestational age (SGA) was diagnosed when the birth weight was below the 10th percentile for gestational age. Fetuses with intrauterine growth restriction were defined as those with biometric data below the 5th percentile. RESULTS: There were 119 cases of prenatally identified SUA which met the inclusion criteria. RI values were below the 10th percentile in 33/119 (27.33) and below the 50th percentile in 73/119 (61.33). RI values below the 10th percentile were significantly more likely to be in the normal collective than in the growth restricted collective [31/87 (35.63%) vs. 2/32 (6.25%); p = 0.001]. Even more significant differences became apparent when comparing the RI values below the 50th percentile of both groups. An umbilical artery diameter over the 90th percentile was found in 49 (41.9%) of cases and was significantly more likely to be present in normal growing fetuses than in the growth restricted group. CONCLUSION: Normal fetuses with SUA are at higher risk to be born as SGA. With our study results we can confirm the hypothesis that Doppler flow measurements and arterial diameter in SUA are different from those found in normal fetal umbilical arteries. RI values over the 50th percentile or a cross-sectional area of the artery below 95th percentile after 26th week of gestation significantly increases the risk of SGA.

Prognostic implications of the seventh edition of the international union against cancer classification for patients with gastric cancer: the Western experience of patients treated in a single-center European institution

PURPOSE Validity of the seventh edition of the American Joint Committee on Cancer/International Union Against Cancer (AJCC/UICC) staging systems for gastric cancer has been evaluated in several studies, mostly in Asian patient populations. Only few data are available on the prognostic implications of the new classification system on a Western population. Therefore, we investigated its prognostic ability based on a German patient cohort. PATIENTS AND METHODS Data from a single-center cohort of 1,767 consecutive patients surgically treated for gastric cancer were classified according to the seventh edition and were compared using the previous TNM/UICC classification. Kaplan-Meier analyses were performed for all TNM stages and UICC stages in a comparative manner. Additional survival receiver operating characteristic analyses and bootstrap-based goodness-of-fit comparisons via Bayesian information criterion (BIC) were performed to assess and compare prognostic performance of the competing classification systems. RESULTS We identified the UICC pT/pN stages according to the seventh edition of the AJCC/UICC guidelines as well as resection status, age, Lauren histotype, lymph-node ratio, and tumor grade as independent prognostic factors in gastric cancer, which is consistent with data from previous Asian studies. Overall survival rates according to the new edition were significantly different for each individual's pT, pN, and UICC stage. However, BIC analysis revealed that, owing to higher complexity, the new staging system might not significantly alter predictability for overall survival compared with the old system within the analyzed cohort from a statistical point of view. CONCLUSION The seventh edition of the AJCC/UICC classification was found to be valid with distinctive prognosis for each stage. However, the AJCC/UICC classification has become more complex without improving predictability for overall survival in a Western population. Therefore, simplification with better predictability of overall survival of patients with gastric cancer should be considered when revising the seventh edition.