[Field validation of a real-time PCR test for the detection of Mycoplasma hyopneumoniae in nasal swabs of live pigs]

Enzootic pneumonia (EP) of pigs, caused by Mycoplasma hyopneumoniae has been a notifiable disease in Switzerland since May 2003. The diagnosis of EP has been based on multiple methods, including clinical, bacteriological and epidemiological findings as well as pathological examination of lungs (mosaic diagnosis). With the recent development of a real-time PCR (rtPCR) assay with 2 target sequences a new detection method for M. hyopneumoniae became available. This assay was tested for its applicability to nasal swab material from live animals. Pigs from 74 herds (average 10 pigs per herd) were tested. Using the mosaic diagnosis, 22 herds were classified as EP positive and 52 as EP negative. From the 730 collected swab samples we were able to demonstrate that the rtPCR test was 100% specific. In cases of cough the sensitivity on herd level of the rtPCR is 100%. On single animal level and in herds without cough the sensitivity was lower. In such cases, only a positive result would be proof for an infection with M. hyopneumoniae. Our study shows that the rtPCR on nasal swabs from live pigs allows a fast and accurate diagnosis in cases of suspected EP.

Using FCD Mapper Software and Landsat Images to Assess Forest Canopy Density in Landscapes in Australia and the Philippines

Using Landsat imagery, forest canopy density (FCD) estimated with the FCD Mapper®, was correlated with predominant height (PDH, measured as the average height of the tallest 50 trees per hectare) for 20 field plots measured in native forest at Noosa Heads, south-east Queensland, Australia. A corresponding image was used to calculate FCD in Leyte Island, the Philippines and was validated on the ground for accuracy. The FCD Mapper was produced for the International Tropical Timber Organisation and estimates FCD as an index of canopy density using reflectance characteristics of Landsat Enhanced Thematic (ETM) Mapper images. The FCD Mapper is a ‘semi-expert’ computer program which uses interactive screens to allow the operator to make decisions concerning the classification of land into bare soil, grass and forest. At Noosa, a positive strong nonlinear relationship (r2 = 0.86) was found between FCD and PDH for 15 field plots with variable PDH but complete canopy closure. An additional five field plots were measured in forest with a broken canopy and the software assessed these plots as having a much lower FCD than forest with canopy closure. FCD estimates for forest and agricultural land in the island of Leyte and subsequent field validation showed that at appropriate settings, the FCD Mapper differentiated between tropical rainforest and banana or coconut plantation. These findings suggest that in forests with a closed canopy this remote sensing technique has promise for forest inventory and productivity assessment. The findings also suggest that the software has promise for discriminating between native forest with a complete canopy and forest which has a broken canopy, such as coconut or banana plantation.

A GIS-based empirical model for vegetation prediction in Lefka Ori, Crete

The aim of the study was to establish and verify a predictive vegetation model for plant community distribution in the alti-Mediterranean zone of the Lefka Ori massif, western Crete. Based on previous work three variables were identified as significant determinants of plant community distribution, namely altitude, slope angle and geomorphic landform. The response of four community types against these variables was tested using classification trees analysis in order to model community type occurrence. V-fold cross-validation plots were used to determine the length of the best fitting tree. The final 9node tree selected, classified correctly 92.5% of the samples. The results were used to provide decision rules for the construction of a spatial model for each community type. The model was implemented within a Geographical Information System (GIS) to predict the distribution of each community type in the study site. The evaluation of the model in the field using an error matrix gave an overall accuracy of 71%. The user's accuracy was higher for the Crepis-Cirsium (100%) and Telephium-Herniaria community type (66.7%) and relatively lower for the Peucedanum-Alyssum and Dianthus-Lomelosia community types (63.2% and 62.5%, respectively). Misclassification and field validation points to the need for improved geomorphological mapping and suggests the presence of transitional communities between existing community types.

A GIS-based empirical model for vegetation prediction in Lefka Ori, Crete

The aim of the study was to establish and verify a predictive vegetation model for plant community distribution in the alti-Mediterranean zone of the Lefka Ori massif, western Crete. Based on previous work three variables were identified as significant determinants of plant community distribution, namely altitude, slope angle and geomorphic landform. The response of four community types against these variables was tested using classification trees analysis in order to model community type occurrence. V-fold cross-validation plots were used to determine the length of the best fitting tree. The final 9node tree selected, classified correctly 92.5% of the samples. The results were used to provide decision rules for the construction of a spatial model for each community type. The model was implemented within a Geographical Information System (GIS) to predict the distribution of each community type in the study site. The evaluation of the model in the field using an error matrix gave an overall accuracy of 71%. The user's accuracy was higher for the Crepis-Cirsium (100%) and Telephium-Herniaria community type (66.7%) and relatively lower for the Peucedanum-Alyssum and Dianthus-Lomelosia community types (63.2% and 62.5%, respectively). Misclassification and field validation points to the need for improved geomorphological mapping and suggests the presence of transitional communities between existing community types.

Compartimentação geomorfológica e processos deposicionais no megaleque fluvial do rio São Lourenço, Pantanal mato-grossense

The Pantanal wetland is an extensive depositional tract characterized by the presence of fluvial megafans, from which that of the Taquari River is the most extensive and well known. Located on the northern border of the Pantanal, the São Lourenço megafan is a large distributary fluvial system with an area of 16,000 km2, but poorly known regarding its geomorphological and geological features. The Sao Lourenço and the Taquari are coalescent megafans, having the Piquiri interfan meander river in between them. Based on the interpretation of satellite images and field validation, it was possible to identify channel patterns, to interpret depositional and erosional processes, to recognize the phenomena of river avulsion and to map depositional lobes. Three geomorphological zones were recognized on the São Lourenço megafan: 1) abandoned depositional lobes located in the upper/intermediate fan, composed of Pleistocene fluvial deposits and exhibiting distributary paleochannels on their surfaces, which are currently being dissected by tributary channels; 2) an active Holocene confined meander belt formed by fluvial aggradation in a N65E incised-valley; 3) active depositional lobes placed on the distal part of the system, which are the main site of sedimentation and are characterized by frequent avulsion events, channel bifurcation, distributary drainage pattern and the presence of depositional lobated landforms. The active depositional lobes were formed due to an important event of river avulsion that caused the lower portion of the meander belt to be abandoned.

Compartimentação geomorfológica e processos deposicionais no megaleque fluvial do rio São Lourenço, Pantanal mato-grossense

A planície sedimentar do Pantanal é um extenso trato deposicional moderno, no qual megaleques fluviais são as feições que mais se destacam, sendo o do rio Taquari o maior e mais conhecido. Também notável é o megaleque do rio São Lourenço, que, apesar de possuir área de cerca de 16.000 km², é ainda pouco conhecido nos seus aspectos geológicos e geomorfológicos. Situado na borda noroeste do Pantanal, o megaleque do São Lourenço coalesce com o do Taquari, sendo dele separado pela planície fluvial interleque do rio Piquiri. Com base na interpretação de dados orbitais e na sua validação em campo, foi possível identificar padrões de canais, interpretar processos sedimentares, reconhecer fenômenos de avulsão fluvial e delinear lobos deposicionais. Foram reconhecidos três compartimentos geomorfológicos no megaleque do São Lourenço: 1) lobos deposicionais abandonados indiferenciados, situados na porção proximal/média do megaleque e constituídos por sedimentos pleistocênicos depositados por paleocanais distributários, atualmente em dissecação por canais tributários; 2) cinturão de meandros de idade holocênica, limitado por terraços marginais e resultado de agradação fluvial em vale inciso, cuja direção está condicionada por estruturas N65E; 3) lobos deposicionais ativos, situados na porção distal do megaleque e principal área de sedimentação do sistema deposicional, caracterizados por frequentes eventos de avulsão, bifurcações do canal, padrão de drenagem distributária e presença de lóbulos deposicionais. Os lobos deposicionais ativos foram formados a partir de importante evento de avulsão fluvial, que culminou com o abandono da porção inferior do cinturão de meandros.

Modelling ozone stomatal flux over wheat under Mediterranean conditions

Correct estimation of leaf-level stomatal conductance (gsto) is central for current ozone (O3) risk assessment of wheat yield loss based on the absorbed O3 phytotoxic dose (POD). The gsto model parameterizations developed in Europe must be checked in the different climatic regions where they are going to be applied in order to reduce the uncertainties associated with the POD approach. This work proposes a new gsto model parameterization for estimating POD of Triticum aestivum and Triticum durum under Mediterranean conditions, based on phenological observations over 25 years and gsto field measurements during 5 growing seasons. Results show that POD in the Mediterranean area might be higher than previously estimated. However, caution must be paid when assessing the risk of yield loss for wheat in this area since field validation of O3 impacts is still limited.

Development of ultra-high-performance concrete (UHPC) using waste glass materials ─ towards innovative eco-friendly concrete

Le béton conventionnel (BC) a de nombreux problèmes tels que la corrosion de l’acier d'armature et les faibles résistances des constructions en béton. Par conséquent, la plupart des structures fabriquées avec du BC exigent une maintenance fréquent. Le béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) peut être conçu pour éliminer certaines des faiblesses caractéristiques du BC. Le BFUP est défini à travers le monde comme un béton ayant des propriétés mécaniques, de ductilité et de durabilité supérieures. Le BFUP classique comprend entre 800 kg/m³ et 1000 kg/m³ de ciment, de 25 à 35% massique (%m) de fumée de silice (FS), de 0 à 40%m de poudre de quartz (PQ) et 110-140%m de sable de quartz (SQ) (les pourcentages massiques sont basés sur la masse totale en ciment des mélanges). Le BFUP contient des fibres d'acier pour améliorer sa ductilité et sa résistance aux efforts de traction. Les quantités importantes de ciment utilisées pour produire un BFUP affectent non seulement les coûts de production et la consommation de ressources naturelles comme le calcaire, l'argile, le charbon et l'énergie électrique, mais affectent également négativement les dommages sur l'environnement en raison de la production substantielle de gaz à effet de serre dont le gas carbonique (CO[indice inférieur 2]). Par ailleurs, la distribution granulométrique du ciment présente des vides microscopiques qui peuvent être remplis avec des matières plus fines telles que la FS. Par contre, une grande quantité de FS est nécessaire pour combler ces vides uniquement avec de la FS (25 à 30%m du ciment) ce qui engendre des coûts élevés puisqu’il s’agit d’une ressource limitée. Aussi, la FS diminue de manière significative l’ouvrabilité des BFUP en raison de sa surface spécifique Blaine élevée. L’utilisation du PQ et du SQ est également coûteuse et consomme des ressources naturelles importantes. D’ailleurs, les PQ et SQ sont considérés comme des obstacles pour l’utilisation des BFUP à grande échelle dans le marché du béton, car ils ne parviennent pas à satisfaire les exigences environnementales. D’ailleurs, un rapport d'Environnement Canada stipule que le quartz provoque des dommages environnementaux immédiats et à long terme en raison de son effet biologique. Le BFUP est généralement vendu sur le marché comme un produit préemballé, ce qui limite les modifications de conception par l'utilisateur. Il est normalement transporté sur de longues distances, contrairement aux composantes des BC. Ceci contribue également à la génération de gaz à effet de serre et conduit à un coût plus élevé du produit final. Par conséquent, il existe le besoin de développer d’autres matériaux disponibles localement ayant des fonctions similaires pour remplacer partiellement ou totalement la fumée de silice, le sable de quartz ou la poudre de quartz, et donc de réduire la teneur en ciment dans BFUP, tout en ayant des propriétés comparables ou meilleures. De grandes quantités de déchets verre ne peuvent pas être recyclées en raison de leur fragilité, de leur couleur, ou des coûts élevés de recyclage. La plupart des déchets de verre vont dans les sites d'enfouissement, ce qui est indésirable puisqu’il s’agit d’un matériau non biodégradable et donc moins respectueux de l'environnement. Au cours des dernières années, des études ont été réalisées afin d’utiliser des déchets de verre comme ajout cimentaire alternatif (ACA) ou comme granulats ultrafins dans le béton, en fonction de la distribution granulométrique et de la composition chimique de ceux-ci. Cette thèse présente un nouveau type de béton écologique à base de déchets de verre à ultra-hautes performances (BEVUP) développé à l'Université de Sherbrooke. Les bétons ont été conçus à l’aide de déchets verre de particules de tailles variées et de l’optimisation granulaire de la des matrices granulaires et cimentaires. Les BEVUP peuvent être conçus avec une quantité réduite de ciment (400 à 800 kg/m³), de FS (50 à 220 kg/m³), de PQ (0 à 400 kg/m³), et de SQ (0-1200 kg/m³), tout en intégrant divers produits de déchets de verre: du sable de verre (SV) (0-1200 kg/m³) ayant un diamètre moyen (d[indice inférieur 50]) de 275 µm, une grande quantité de poudre de verre (PV) (200-700 kg/m³) ayant un d50 de 11 µm, une teneur modérée de poudre de verre fine (PVF) (50-200 kg/m³) avec d[indice inférieur] 50 de 3,8 µm. Le BEVUP contient également des fibres d'acier (pour augmenter la résistance à la traction et améliorer la ductilité), du superplastifiants (10-60 kg/m³) ainsi qu’un rapport eau-liant (E/L) aussi bas que celui de BFUP. Le remplacement du ciment et des particules de FS avec des particules de verre non-absorbantes et lisse améliore la rhéologie des BEVUP. De plus, l’utilisation de la PVF en remplacement de la FS réduit la surface spécifique totale nette d’un mélange de FS et de PVF. Puisque la surface spécifique nette des particules diminue, la quantité d’eau nécessaire pour lubrifier les surfaces des particules est moindre, ce qui permet d’obtenir un affaissement supérieur pour un même E/L. Aussi, l'utilisation de déchets de verre dans le béton abaisse la chaleur cumulative d'hydratation, ce qui contribue à minimiser le retrait de fissuration potentiel. En fonction de la composition des BEVUP et de la température de cure, ce type de béton peut atteindre des résistances à la compression allant de 130 à 230 MPa, des résistances à la flexion supérieures à 20 MPa, des résistances à la traction supérieure à 10 MPa et un module d'élasticité supérieur à 40 GPa. Les performances mécaniques de BEVUP sont améliorées grâce à la réactivité du verre amorphe, à l'optimisation granulométrique et la densification des mélanges. Les produits de déchets de verre dans les BEVUP ont un comportement pouzzolanique et réagissent avec la portlandite générée par l'hydratation du ciment. Cependant, ceci n’est pas le cas avec le sable de quartz ni la poudre de quartz dans le BFUP classique, qui réagissent à la température élevée de 400 °C. L'addition des déchets de verre améliore la densification de l'interface entre les particules. Les particules de déchets de verre ont une grande rigidité, ce qui augmente le module d'élasticité du béton. Le BEVUP a également une très bonne durabilité. Sa porosité capillaire est très faible, et le matériau est extrêmement résistant à la pénétration d’ions chlorure (≈ 8 coulombs). Sa résistance à l'abrasion (indice de pertes volumiques) est inférieure à 1,3. Le BEVUP ne subit pratiquement aucune détérioration aux cycles de gel-dégel, même après 1000 cycles. Après une évaluation des BEVUP en laboratoire, une mise à l'échelle a été réalisée avec un malaxeur de béton industriel et une validation en chantier avec de la construction de deux passerelles. Les propriétés mécaniques supérieures des BEVUP a permis de concevoir les passerelles avec des sections réduites d’environ de 60% par rapport aux sections faites de BC. Le BEVUP offre plusieurs avantages économiques et environnementaux. Il réduit le coût de production et l’empreinte carbone des structures construites de béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) classique, en utilisant des matériaux disponibles localement. Il réduit les émissions de CO[indice inférieur 2] associées à la production de clinkers de ciment (50% de remplacement du ciment) et utilise efficacement les ressources naturelles. De plus, la production de BEVUP permet de réduire les quantités de déchets de verre stockés ou mis en décharge qui causent des problèmes environnementaux et pourrait permettre de sauver des millions de dollars qui pourraient être dépensés dans le traitement de ces déchets. Enfin, il offre une solution alternative aux entreprises de construction dans la production de BFUP à moindre coût.

Évaluation de la biomasse fongique dans les systèmes de ventilation

Le nettoyage des systèmes de Chauffage, Ventilation et Climatisation de l’Air est important pour assurer une bonne qualité d’air intérieur. Le déclenchement de leur nettoyage est basé sur une inspection visuelle qui ne tient pas compte du contenu en moisissures, lesquelles ont des effets sur le système respiratoire. Cette recherche vise à proposer une méthode d’évaluation du contenu en moisissures afin d’aider les gestionnaires d’immeuble. Cinq générations de poussières ont été effectuées pour simuler un conduit de ventilation. Une cassette modifiée 37 mm et un filtre CPV pré-pesés ont utilisés pour collecter les poussières déposées avec une pompe calibrée à 15L/min. Les pourcentages de collecte des cassettes et des filtres ont été calculés pour 54 échantillons. Dix générations supplémentaires de poussières ont été effectuées concomitamment avec la génération de spores. Soixante échantillons ont été analysés selon quatre méthodes : culture, comptage direct des spores par microscopie (CDSM), dosage de β-N-acétylhexosaminidase (NAHA), 18S-q-PCR. La limite de détection (LD), la réplicabilité, la répétabilité, le nombre de spores et le coefficient de corrélation (r) ont été déterminés. Les récupérations de poussières étaient supérieures à 84%. Selon la méthode analytique, les concentrations médianes de spores/100 cm² allaient de 10 000 à 815 000. Les LD variaient dépendamment de la méthode de 120 à 218 000 spores/100 cm² et r de -0,08 à 0,83. La réplicabilité et la répétabilité étaient de 1% et 1% pour PCR; 5% et 10% pour CDSM; 6% et 15% pour NAHA; 12% et 11% pour culture. La méthode de collecte a démontré une excellente efficacité de récupération. La PCR est la méthode analytique recommandée pour l’évaluation fongique des systèmes de ventilation. Une validation terrain est en cours.

Évaluation de la biomasse fongique dans les systèmes de ventilation

Le nettoyage des systèmes de Chauffage, Ventilation et Climatisation de l’Air est important pour assurer une bonne qualité d’air intérieur. Le déclenchement de leur nettoyage est basé sur une inspection visuelle qui ne tient pas compte du contenu en moisissures, lesquelles ont des effets sur le système respiratoire. Cette recherche vise à proposer une méthode d’évaluation du contenu en moisissures afin d’aider les gestionnaires d’immeuble. Cinq générations de poussières ont été effectuées pour simuler un conduit de ventilation. Une cassette modifiée 37 mm et un filtre CPV pré-pesés ont utilisés pour collecter les poussières déposées avec une pompe calibrée à 15L/min. Les pourcentages de collecte des cassettes et des filtres ont été calculés pour 54 échantillons. Dix générations supplémentaires de poussières ont été effectuées concomitamment avec la génération de spores. Soixante échantillons ont été analysés selon quatre méthodes : culture, comptage direct des spores par microscopie (CDSM), dosage de β-N-acétylhexosaminidase (NAHA), 18S-q-PCR. La limite de détection (LD), la réplicabilité, la répétabilité, le nombre de spores et le coefficient de corrélation (r) ont été déterminés. Les récupérations de poussières étaient supérieures à 84%. Selon la méthode analytique, les concentrations médianes de spores/100 cm² allaient de 10 000 à 815 000. Les LD variaient dépendamment de la méthode de 120 à 218 000 spores/100 cm² et r de -0,08 à 0,83. La réplicabilité et la répétabilité étaient de 1% et 1% pour PCR; 5% et 10% pour CDSM; 6% et 15% pour NAHA; 12% et 11% pour culture. La méthode de collecte a démontré une excellente efficacité de récupération. La PCR est la méthode analytique recommandée pour l’évaluation fongique des systèmes de ventilation. Une validation terrain est en cours.

Design, production and testing of innovative key components of HEV/BEV powertrains

Through modelling activity, experimental campaigns, test bench and on-field validation, a complete powertrain for a BEV has been designed, assembled and used in a motorsport competition. The activity can be split in three main subjects, representing the three key components of an BEV vehicle. First of all a model of the entire powertrain has been developed in order to understand how the various design choices will influence the race lap-time. The data obtained was then used to design, build and test a first battery pack. After bench tests and track tests, it was understood that by using all the cell charac-teristics, without breaking the rules limitations, higher energy and power densities could have been achieved. An updated battery pack was then designed, produced and raced with at Motostudent 2018 re-sulting in a third place at debut. The second topic of this PhD was the design of novel inverter topologies. Three inverters have been de-signed, two of them using Gallium Nitride devices, a promising semiconductor technology that can achieve high switching speeds while maintaining low switching losses. High switching frequency is crucial to reduce the DC-Bus capacitor and then increase the power density of 3 phase inverters. The third in-verter uses classic Silicon devices but employs a ZVS (Zero Voltage Switching) topology. Despite the in-creased complexity of both the hardware and the control software, it can offer reduced switching losses by using conventional and established silicon mosfet technology. Finally, the mechanical parts of a three phase permanent magnet motor have been designed with the aim to employ it in UniBo Motorsport’s 2020 Formula Student car.

Body girth as an alternative to body mass for establishing condition indexes in field studies: a validation in the king penguin.

Body mass and body condition are often tightly linked to animal health and fitness in the wild and thus are key measures for ecophysiologists and behavioral ecologists. In some animals, such as large seabird species, obtaining indexes of structural size is relatively easy, whereas measuring body mass under specific field circumstances may be more of a challenge. Here, we suggest an alternative, easily measurable, and reliable surrogate of body mass in field studies, that is, body girth. Using 234 free-living king penguins (Aptenodytes patagonicus) at various stages of molt and breeding, we measured body girth under the flippers, body mass, and bill and flipper length. We found that body girth was strongly and positively related to body mass in both molting (R(2) = 0.91) and breeding (R(2) = 0.73) birds, with the mean error around our predictions being 6.4%. Body girth appeared to be a reliable proxy measure of body mass because the relationship did not vary according to year and experimenter, bird sex, or stage within breeding groups. Body girth was, however, a weak proxy of body mass in birds at the end of molt, probably because most of those birds had reached a critical depletion of energy stores. Body condition indexes established from ordinary least squares regressions of either body girth or body mass on structural size were highly correlated (r(s) = 0.91), suggesting that body girth was as good as body mass in establishing body condition indexes in king penguins. Body girth may prove a useful proxy to body mass for estimating body condition in field investigations and could likely provide similar information in other penguins and large animals that may be complicated to weigh in the wild.