Single axis controlled attraction type magnetic bearing

This paper presents a new type of magnetic bearing with active control only in axial direction. The bearing uses two pairs of permanent magnets working in attraction mode to restrict the radial motion and a control system composed of two electromagnets, a gap sensor and a controller to keep the axis in a fixed axial position. The principle, the dynamic model for axial motion and the control system for this bearing are presented. Finally, by experiments conducted in a prototype, the effectiveness of the presented concept is shown.

La notion d’évaluation et ses applications dans les différentes disciplines des sciences de l’information

Travail de recherche sur le thème de l’évaluation des archives à l’ère du numérique réalisé à l’hiver 2010 dans le cadre des cours SCI6112 L’évaluation des archives sous la direction du professeur Yvon Lemay et SCI6314 Gestion avancée des services d'information sous la direction de Carole Brouillette.

Association entre les dérégulations des cellules dendritiques et les altérations des lymphocytes B présentes chez les patients infectés par le VIH

La dérégulation du compartiment B est une conséquence importante de l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), qui peut mener à des manifestations autoimmunes et ultimement à des lymphomes B. Parmi les premières anomalies détectées, on dénote l’activation polyclonale, reflétée par la présence d’hyperglobulinémie (hyper-Ig) et des titres élevés d’autoanticorps chez les patients. On observe également une altération des dynamiques des populations, notamment une expansion de la population des cellules matures activées. De plus, les patients évoluent vers l’incapacité de générer une réponse humorale efficace, et sont sujets à une perte de la mémoire immunologique en phase chronique, caractérisée par une diminution de la population des cellules mémoires et par l’épuisement cellulaire. Toutefois, on connaît très peu les mécanismes impliqués dans de telles altérations. Les cellules dendritiques (DC) sont parmi les premières populations cellulaires à rencontrer et à propager le VIH lors d’une infection, et s’en trouvent affectées directement et indirectement, par le virus et ses composantes. On retrouve en effet une diminution des fréquences de DC dans le sang, les muqueuses et les organes lymphoïdes de patients infectés par le VIH, ainsi qu’un blocage au niveau de la maturation cellulaire. Toutefois, un débat perdure quant à l’apparition de ces altérations durant la phase aigüe de l’infection, et à la restauration des fréquences et des fonctions des DC chez les patients sous traitement. Cette controverse est due à la rareté des études longitudinales incluant des suivis qui s’échelonnent de la phase aigüe à la phase chronique de l’infection. Les DC jouent un rôle important dans le développement, la survie et l’activation des lymphocytes B, de façon T-dépendante et T-indépendante, notamment via des facteurs de croissance tel que BLyS (B lymphocyte stimulator). Par conséquent, nous formulons l’hypothèse que dans le cadre d’une infection VIH, les altérations observées au niveau des cellules B sont modulées par les DC. L’objectif majeur de cette étude est donc d’évaluer l’implication potentielle des DC dans les altérations des cellules B au cours de l’infection par le VIH. Pour ce faire, nous avons d’abord caractérisé de façon longitudinale le statut des populations de DC du sang périphérique de patients infectés au VIH et présentant différents types de progression de la maladie. Cela nous a permis d’évaluer la présence d’une corrélation entre les dynamiques de DC et le type de progression. Par la suite, nous avons évalué la capacité des DC à exprimer BLyS, puis mesuré sa concentration ainsi que celles d’autres facteurs de croissance des cellules B dans le plasma des patients. Enfin, nous avons caractérisé le statut des lymphocytes B, en fonction du stade de l’infection et du taux de progression clinique des patients. Cette étude démontre une diminution de la fréquence des populations de DC myéloïdes (mDC) dans le sang de patients infectés par le VIH sujets à une progression clinique. Cette diminution est observée dès le stade aigu de l’infection et au-delà du traitement antirétroviral (ART). Des concentrations élevées de MCP-1 (monocyte chemotactic protein), MIP (macrophage inflammatory protein) -3α et MIP-3β suggèrent la possibilité d’un drainage vers des sites périphériques. Nous observons également des niveaux supérieurs à la normale de précurseurs CD11c+CD14+CD16- en phase chronique, possiblement liés à une tendence de régénération des DC. Les patients en phase chronique présentent de hautes concentrations plasmatiques de BLyS, reflétée par un haut taux d’expression de cette cytokine par les mDC et leurs précurseurs. Parallèlement, nous observons une expansion des cellules B matures activées ainsi que des taux élevés d’IgG et IgA dans le sang de ces patients. De plus, nous constatons l’expansion d’une population de cellules B qui présente à la fois des caractéristiques de cellules B immatures transitionnelles (TI, transitional immature), et de cellules B recirculantes activées de la zone marginale (MZ, marginal zone), considérées ici comme des «précurseurs/activées de la MZ». Cette étude démontre aussi, chez les progresseurs lents, une meilleure préservation du compartiment des DC du sang périphérique, accompagnée d’une augmentation de précurseurs des DC de phénotype CD11c+CD14+CD16+, ainsi que des concentrations plasmatiques et niveaux d’expression normaux de BLyS. Conséquemment, nous n’avons pas observé d’augmentation des cellules B matures activées et des cellules B précurseurs/activées de la MZ. Toutefois, la fréquence des cellules B matures de la MZ est diminuée, reflétant possiblement leur recrutement vers des sites périphériques et leur contribution à un mécanisme actif de contrôle de la progression de la maladie. L’ensemble de ce travail suggère que dans le cadre d’une infection au VIH, les altérations observées au niveau des DC modulent les anomalies des cellules B. Par conséquent, le maintien de l’équilibre des fonctions DC, notamment les fonctions noninflammatoires, pourrait avoir un impact important dans la prévention de la progression de maladies associées aux altérations du compartiment des cellules B.

Organische Mikro- und Nanodrähte auf Basis von Perylendiimiden

Diese Arbeit thematisiert die optimierte Darstellung von organischen Mikro- und Nanodrähten, Untersuchungen bezüglich deren molekularen Aufbaus und die anwendungsorientierte Charakterisierung der Eigenschaften. Mikro- und Nanodrähte haben in den letzten Jahren im Zuge der Miniaturisierung von Technologien an weitreichendem Interesse gewonnen. Solche eindimensionalen Strukturen, deren Durchmesser im Bereich weniger zehn Nanometer bis zu einigen wenigen Mikrometern liegt, sind Gegenstand intensiver Forschung. Neben anorganischen Ausgangssubstanzen zur Erzeugung von Mikro- und Nanodrähten haben organische Funktionsmaterialien aufgrund ihrer einfachen und kostengünstigen Verarbeitbarkeit sowie ihrer interessanten elektrischen und optischen Eigenschaften an Bedeutung gewonnen. Eine wichtige Materialklasse ist in diesem Zusammenhang die Verbindungsklasse der n-halbleitenden Perylentetracarbonsäurediimide (kurz Perylendiimide). Dem erfolgreichen Einsatz von eindimensionalen Strukturen als miniaturisierte Bausteine geht die optimierte und kontrollierte Herstellung voraus. Im Rahmen der Doktorarbeit wurde die neue Methode der Drahterzeugung „Trocknen unter Lösungsmittelatmosphäre“ entwickelt, welche auf Selbstassemblierung der Substanzmoleküle aus Lösung basiert und unter dem Einfluss von Lösungsmitteldampf direkt auf einem vorgegebenen Substrat stattfindet. Im Gegensatz zu literaturbekannten Methoden ist kein Transfer der Drähte aus einem Reaktionsgefäß nötig und damit verbundene Beschädigungen der Strukturen werden vermieden. Während herkömmliche Methoden in einer unkontrolliert großen Menge von ineinander verwundenen Drähten resultieren, erlaubt die substratbasierte Technik die Bildung voneinander separierter Einzelfasern und somit beispielsweise den Einsatz in Einzelstrukturbauteilen. Die erhaltenen Fasern sind morphologisch sehr gleichmäßig und weisen bei Längen von bis zu 5 mm bemerkenswert hohe Aspektverhältnisse von über 10000 auf. Darüber hinaus kann durch das direkte Drahtwachstum auf dem Substrat über den Einsatz von vorstrukturierten Oberflächen und Wachstumsmasken gerichtetes, lokal beschränktes Drahtwachstum erzielt werden und damit aktive Kontrolle auf Richtung und Wachstumsbereich der makroskopisch nicht handhabbaren Objekte ausgeübt werden. Um das Drahtwachstum auch hinsichtlich der Materialauswahl, d. h. der eingesetzten Ausgangsmaterialien zur Drahterzeugung und somit der resultierenden Eigenschaften der gebildeten Strukturen aktiv kontrollieren zu können, wird der Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die Morphologie der Selbstassemblierungsprodukte am Beispiel unterschiedlicher Derivate betrachtet. So stellt sich zum einen die Art der eingesetzten Lösungsmittel in flüssiger und gasförmiger Phase beim Trocknen unter Lösungsmittelatmosphäre als wichtiger Faktor heraus. Beide Lösungsmittel dienen als Interaktionspartner für die Moleküle des funktionellen Drahtmaterials im Selbstassemblierungsprozess. Spezifische Wechselwirkungen zwischen Perylendiimid-Molekülen untereinander und mit Lösungsmittel-Molekülen bestimmen dabei die äußere Form der erhaltenen Strukturen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Molekülstruktur des verwendeten funktionellen Perylendiimids. Es wird der Einfluss einer Bay-Substitution bzw. einer unsymmetrischen Imid-Substitution auf die Morphologie der erhaltenen Strukturen herausgestellt. Für das detaillierte Verständnis des Zusammenhanges zwischen Molekülstruktur und nötigen Wachstumsbedingungen für die Bildung von eindimensionalen Strukturen zum einen, aber auch die resultierenden Eigenschaften der erhaltenen Aggregationsprodukte zum anderen, sind Informationen über den molekularen Aufbau von großer Bedeutung. Im Rahmen der Doktorarbeit konnte ein molekular hoch geordneter, kristalliner Aufbau der Drähte nachgewiesen werden. Durch Kombination unterschiedlicher Messmethoden ist es gelungen, die molekulare Anordnung in Strukturen aus einem Spirobifluoren-substituierten Derivat in Form einer verkippten Molekülstapelung entlang der Drahtlängsrichtung zu bestimmen. Um mögliche Anwendungsbereiche der erzeugten Drähte aufzuzeigen, wurden diese hinsichtlich ihrer elektrischen und optischen Eigenschaften analysiert. Neben dem potentiellen Einsatz im Bereich von Filteranwendungen und Sensoren, sind vor allem die halbleitenden und optisch wellenleitenden Eigenschaften hervorzuheben. Es konnten organische Transistoren auf der Basis von Einzeldrähten mit im Vergleich zu Dünnschichtbauteilen erhöhten Ladungsträgerbeweglichkeiten präpariert werden. Darüber hinaus wurden die erzeugten eindimensionalen Strukturen als aktive optische Wellenleiter charakterisiert. Die im Rahmen der Dissertation erarbeiteten Kenntnisse bezüglich der Bildung von eindimensionalen Strukturen durch Selbstassemblierung, des Drahtaufbaus und erster anwendungsorientierter Charakterisierung stellen eine Basis zur Weiterentwicklung solcher miniaturisierter Bausteine für unterschiedlichste Anwendungen dar. Die neu entwickelte Methode des Trocknens unter Lösungsmittelatmosphäre ist nicht auf den Einsatz von Perylendiimiden beschränkt, sondern kann auf andere Substanzklassen ausgeweitet werden. Dies eröffnet breite Möglichkeiten der Materialauswahl und somit der Einsatzmöglichkeiten der erhaltenen Strukturen.

Optimizing Robust Quantum Gates in Open Quantum Systems

We are currently at the cusp of a revolution in quantum technology that relies not just on the passive use of quantum effects, but on their active control. At the forefront of this revolution is the implementation of a quantum computer. Encoding information in quantum states as “qubits” allows to use entanglement and quantum superposition to perform calculations that are infeasible on classical computers. The fundamental challenge in the realization of quantum computers is to avoid decoherence – the loss of quantum properties – due to unwanted interaction with the environment. This thesis addresses the problem of implementing entangling two-qubit quantum gates that are robust with respect to both decoherence and classical noise. It covers three aspects: the use of efficient numerical tools for the simulation and optimal control of open and closed quantum systems, the role of advanced optimization functionals in facilitating robustness, and the application of these techniques to two of the leading implementations of quantum computation, trapped atoms and superconducting circuits. After a review of the theoretical and numerical foundations, the central part of the thesis starts with the idea of using ensemble optimization to achieve robustness with respect to both classical fluctuations in the system parameters, and decoherence. For the example of a controlled phasegate implemented with trapped Rydberg atoms, this approach is demonstrated to yield a gate that is at least one order of magnitude more robust than the best known analytic scheme. Moreover this robustness is maintained even for gate durations significantly shorter than those obtained in the analytic scheme. Superconducting circuits are a particularly promising architecture for the implementation of a quantum computer. Their flexibility is demonstrated by performing optimizations for both diagonal and non-diagonal quantum gates. In order to achieve robustness with respect to decoherence, it is essential to implement quantum gates in the shortest possible amount of time. This may be facilitated by using an optimization functional that targets an arbitrary perfect entangler, based on a geometric theory of two-qubit gates. For the example of superconducting qubits, it is shown that this approach leads to significantly shorter gate durations, higher fidelities, and faster convergence than the optimization towards specific two-qubit gates. Performing optimization in Liouville space in order to properly take into account decoherence poses significant numerical challenges, as the dimension scales quadratically compared to Hilbert space. However, it can be shown that for a unitary target, the optimization only requires propagation of at most three states, instead of a full basis of Liouville space. Both for the example of trapped Rydberg atoms, and for superconducting qubits, the successful optimization of quantum gates is demonstrated, at a significantly reduced numerical cost than was previously thought possible. Together, the results of this thesis point towards a comprehensive framework for the optimization of robust quantum gates, paving the way for the future realization of quantum computers.

Effects of psychotherapy for anxiety in children and adolescents: a meta-analytic review

This paper provides a comprehensive quantitative review of high quality randomized controlled trials of psychological therapies for anxiety disorders in children and young people. Using a systematic search for randomized controlled trials which included a control condition and reported data suitable for meta-analysis, 55 studies were included. Eligible studies were rated for methodological quality and outcome data were extracted and analyzed using standard methods. Trial quality was variable, many studies were underpowered and adverse effects were rarely assessed; however, quality ratings were higher for more recently published studies. Most trials evaluated cognitive behavior therapy or behavior therapy and most recruited both children and adolescents. Psychological therapy for anxiety in children and young people was moderately effective overall, but effect sizes were small to medium when psychological therapy was compared to an active control condition. The effect size for non-CBT interventions was not significant. Parental involvement in therapy was not associated with differential effectiveness. Treatment targeted at specific anxiety disorders, individual psychotherapy, and psychotherapy with older children and adolescents had effect sizes which were larger than effect sizes for treatments targeting a range of anxiety disorders, group psychotherapy, and psychotherapy with younger children. Few studies included an effective follow-up. Future studies should follow CONSORT reporting standards, be adequately powered, and assess follow-up. Research trials are unlikely to address all important clinical questions around treatment delivery. Thus, careful assessment and formulation will remain an essential part of successful psychological treatment for anxiety in children and young people.

Enhanced effects of combined cognitive bias modification and computerised cognitive behaviour therapy on social anxiety

This study examines whether combined cognitive bias modification for interpretative biases (CBM-I) and computerised cognitive behaviour therapy (C-CBT) can produce enhanced positive effects on interpretation biases and social anxiety. Forty socially anxious students were randomly assigned into two conditions, an intervention group (positive CBM-I + C-CBT) or an active control (neutral CBM-I + C-CBT). At pre-test, participants completed measures of social anxiety, interpretative bias, cognitive distortions, and social and work adjustment. They were exposed to 6 × 30 min sessions of web-based interventions including three sessions of either positive or neutral CBM-I and three sessions of C-CBT, one session per day. At post-test and two-week follow-up, participants completed the baseline measures. A combined positive CBM-I + C-CBT produced less negative interpretations of ambiguous situations than neutral CBM-I + C-CBT. The results also showed that both positive CBM-I + C-CBT and neutral CBM-I + C-CBT reduced social anxiety and cognitive distortions as well as improving work and social adjustment. However, greater effect sizes were observed in the positive CBM-I + C-CBT condition than the control. This indicates that adding positive CBM-I to C-CBT enhanced the training effects on social anxiety, cognitive distortions, and social and work adjustment compared to the neutral CBM-I + C-CBT condition.

Desenvolvimento de microcápsulas contendo as antocianinas presentes no corante do extrato do jambo por polimerização interfacial

The industries of food, medicine and cosmetic apply microencapsulation for many reasons, among them, stabilize the active, control the release of encapsulated and separate incompatible components of the formulation. In this context, microencapsulation techniques have been used in the food industry to provide stable liquid and solid ingredients. Anthocyanins have high antioxidant potential, but they are photodegradable. The challenges are therefore directed to the research for techniques that could make this potential remaining active and bioavailable and could be used as a vehicle for the delivery release of bioactive and micronutrients in appropriate conditions and levels. This work has as main objective to propose a method to encapsulate the anthocyanins in the extract of mountain apple using the interfacial polymerization technique. As well as to define the ideal conditions of temperature and agitation system for this procedure. The microparticles were characterized for size, morphology, active distribution, surface charge, degradation, composition and stability. The results, like particle diameter of 5.94 μm and Zeta potential of 7.03 mV, showed that the technique used to obtain these microparticles was satisfactory and has potential for application in cosmetics and food

Effect of Psidium cattleianum leaf extract on enamel demineralisation and dental biofilm composition in situ

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Dynamic modeling and simulation of a flexible robotic manipulator

This work focuses on the dynamic modeling of a flexible robotic manipulator with two flexible links and two revolute joints, which rotates in the horizontal plane. The dynamic equations are derived using the Newton-Euler formulation and the finite element method, based on elementary beam theory. Computer simulation results are presented to illustrate this study. The dynamic model becomes necessary for use in future design and control applications.

Posicionamento por ponto de alta precisão utilizando o GPS: Uma solução para a geodinâmica

Point positioning from GPS data can provide precision varying from 100 meters to a few millimeters at the level of 95% probability. To reach the best level of accuracy, users need proper equipment and software, as well as access capability to GPS products available at the International GPS Geodynamics Service. In this paper, the theory related to point positioning using GPS is presented as well as the results of an experiment conducted using data from the Brazilian Active Control System. The results show repeatability better than 5mm and 10mm for the N and E baseline components respectively, and 6mm + 4ppb (parts per billion) for the vertical. Comparison with SIRGAS campaign showed results at the same level of uncertainty as that of the stations used to tie the SIRGAS frame to ITRF94. Therefore, precise point positioning is a powerful tool to be used in applications requiring high level of precision, such as Geodynamics.

Revisão sobre técnicas de controle em estruturas inteligentes

One of the great challenges of structural dynamics is to ally structures lighther and stronger. The great difficulty is that light systems, in general, have a low inherent damping. Besides, they contain resonance frequencies in the low frequency range. So, any external disturbance can excite the system in some resonance and the resulting effect can be drastic. The methodologies of active damping, with control algorithms and piezoelectric sensors and actuators coupled in a base structure, are attractive in current days, in order to overcome the contradictory features of these requeriments. In this sense, this article contributes with a bibliographical review of the literature on the importance of active noise and vibration control in engineering applications, models of smart structures, techniques of optimal placement of piezoelectric sensors and actuators and methodologies of structural active control. Finally, it is discussed the future perspectives in this area.

Optimal placement of sensors/actuators in truss structures with known disturbances

An important stage in the solution of active vibration control in flexible structures is the optimal placement of sensors and actuators. In many works, the positioning of these devices in systems governed for parameter distributed is, mainly, based, in controllability approach or criteria of performance. The positions that enhance such parameters are considered optimal. These techniques do not take in account the space variation of disturbances. An way to enhance the robustness of the control design would be to locate the actuators considering the space distribution of the worst case of disturbances. This paper is addressed to include in the formulation of problem of optimal location of sensors and piezoelectric actuators the effect of external disturbances. The paper concludes with a numerical simulation in a truss structure considering that the disturbance is applied in a known point a priori. As objective function the C norm system is used. The LQR (Linear Quadratic Regulator) controller was used to quantify performance of different sensors/actuators configurations.

Running holograms in azopolymer films

We report investigations on running holograms recorded in an azopolymer film made of a poly(methyl methacrylate) matrix doped with Disperse Red 1. Two-wave mixing experiments were carried out in the symmetrical transmission geometry. A stabilization technique was employed for active control of the phase shift between the real-time hologram and the interference pattern. Depending on the imposed phase shift, a running hologram propagates in the material in the form of an isomerization wave created by a continuous erasing-rewriting process. Diffraction efficiencies and the hologram velocities were measured as functions of the holographic phase shift at the wavelengths 515 and 488 nm. The experimental results were compared to theoretical curves obtained from a simplified model of the isomerization kinetics. The selective contributions of the phase and the amplitude gratings to the whole hologram were also determined. © 2013 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Comportamento dinâmico não linear e controle de sistemas eletromecânicos em macro e micro escalas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)