identifier: Sodoyer, L. (2019). Influence des concentrations élevées de matière organique naturelle sur la performance de filières de traitement des eaux potables  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'élimination de la matière organique de l'eau destinée à la consommation humaine est un enjeu primordial pour les municipalités et pour les fournisseurs d'équipements de traitement. Or, l'eau prélevée dans ce but peut subir une augmentation de la concentration en matière organique à n'importe quel instant, ce qui pourrait rendre les systèmes de traitement inefficaces. Il n'existe pas de courbe de réponse coagulant-pH versus concentration en carbone organique dissous pour les filières de traitement conventionnel. De même, pour les chaînes de nanofiltration, il n'existe pas d'étalonnage pour ajuster la vitesse de recirculation dans de telles situations. En outre, comme il s'agit d'événements rares dans le temps, il est très difficile de prélever un échantillon d'eau avec un pic de matière organique afin d'effectuer des tests et de voir l'influence qu'aurait une telle eau sur ces procédés.  ABSTRACT: The removal of organic matter is a major concern for municipal water facilities and treatment plant suppliers. But water sources can have a variation of organic matter concentration at any moment, which could make the treatment systems ineffective. There is no coagulant-pH versus dissolved organic carbon concentration curve for conventional process. Similarly, there is no existing calibration to adjust the recirculation rate of the nanofiltration process in such situations. However, these are rare events in time, so it is very difficult to take a sample of water with this peak of organic matter to perform tests and see the influence that such water would have on these processes.


identifier: Qi, M. (2019). Pulsed Laser Manipulation of Cells Decorated by Plasmonic Nanoparticles  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Au cours des dernières décennies, la thérapie cellulaire a suscité un intérêt considérable dans les domaines de la recherche biomédicale et théranostique. Une large gamme d'applications biomédicales a obtenu des avantages fructueux par une manipulation directe de cellules (cellules seuls ou groupes de cellules individuelles) en contrôlant la concentration de nanoparticules plasmoniques fonctionnelles et de lasers à impulsions. Cependant, tous ces protocoles de transfection, accompagnés d'une efficacité et d'une toxicité de transfection cellulaire variées, sont applicables pour une condition spécifique. Ainsi, l'optoporation doit être explorée, optimisée et généralisée pour un large éventail de thérapies cellulaires délicates et complexes par le laser. Un suivi en temps réel des cellules optoporées révèle les mécanismes impliqués dans une transfection réussie sans induire de cytotoxicité. Dans cette thèse, le laser pulsé nanoseconde (532 nm) utilisé pour optoporer une seule cellule cancéreuse humaine du sein (MDA-MB-231) montre clairement les effets des fluences du laser pulsé. L'optoporation intériorise les molécules exogènes (Iodure de Propidium) dans l'intervalle fonctionnel compris entre 0.3 et 0.7 J/cm2 sans provoquer d'effet secondaire (confirmé par Calcein AcetoxyMethyl). La position du faisceau détermine clairement dans quels compartiments subcellulaires les molécules exogènes à intérioriser avec précision. Le faisceau laser focalisé près du noyau dirige intensément l'Iodure de Propidium (PI) pour qu'il réagisse avec les nucléotides cellulaires, alors que pour le faisceau focalisé loin du noyau, le PI se déverse à peine dans le site d'action. Ce protocole d'optoporation, indiquant le rôle critique des nanoparticules plasmoniques liées, nécessite un faisceau laser dirigé vers la position de la nanoparticule plasmonique sur la membrane cellulaire. L'éclairage latéral par LED développé ici visualise simplement la nanoparticule plasmonique liée sur la membrane cellulaire dans une grande zone. Par la suite, un laser femtoseconde dans le proche infrarouge (800 nm) est également utilisé pour optoporer des cellules de lymphocyte T humaines supersensibles (Jurkat) avec un taux de survie négligeable après une exposition de courte durée à une fluence relativement élevée (252 mJ/cm2). En explorant plusieurs fluences laser et durées d'irradiation, nous obtenons donc une gamme applicable de fluences laser (63 à 71 mJ/cm2) et de temps d'irradiation (10 ms) pour l'optoporation de cellules de Jurkat liées à des nanoparticules plasmoniques sans réduire leur viabilité cellulaire. Ces résultats fondamentaux indiquent comment effectuer une optoporation réussie en ajustant les paramètres du laser (fluence, durée d'irradiation, position, etc.) sur différentes lignées cellulaires afin d'atteindre une haute transfection pour une large gamme d'applications biomédicales.  ABSTRACT: In the last decades, cell therapy has attracted tremendous interests in biomedical and theranostic research fields. A wide range of biomedical applications has gained fruitful benefits by a direct manipulation of cells (whether single cell or bunch of individual cells) by controlling the concentration of functional plasmonic nanoparticles and pulsed lasers. However, all these transfection protocols, accompanied by a varied cellular transfection efficiency and toxicity, are applicable for a specific condition. Thus, the optoporation needs to be explored, optimized, and generalized for a broad range of delicate and complex laser mediated cell therapies. A real-time monitoring of the optoporated cells reveals mechanisms involved in a successful transfection without inducing cytotoxicity. In this thesis, the nanosecond pulsed laser (532 nm) used to optoporate a single adherent human breast cancer cell (MDA-MB-231) clearly shows effects of the pulsed laser fluences. The optoporation internalizes the exogenous molecules (Propidium Iodide) at the functional range between 0.3 to 0.7 J/cm2 without causing a side effect (confirmed by Calcein AcetoxyMethyl). The beam pointing location clearly determines in which subcellular compartments the exogenous molecules to be internalized precisely. The laser beam localized close to the nucleus intensively directs the Propidium Iodide there to react with cellular nucleotides, whereas the beam far away from the nucleus barely fluxes into the site of action. This optoporation protocol, indicates the critical role of the bound plasmonic nanoparticles, is required a laser beam to be directed to the position of the plasmonic nanoparticle on the cellular membrane. The lateral LED illumination developed here simply visualizes the bound plasmonic nanoparticle on the cell membrane in a large area. Afterward, near-infrared femtosecond laser (800 nm) is also employed to optoporate supersensitive human T lymphocyte cells (Jurkat) with a negligible survival rate after a short time exposure to a relatively high fluence (252 mJ/cm2). Exploring several laser fluences and irradiation durations, we therefore obtain an applicable range of laser fluences (63 to 71 mJ/cm2) and irradiation time (10 ms) for the optoporation of plasmonic nanoparticles bound Jurkat cells without reducing their cell viability. These fundamental results indicate how to perform a successful optoporation by adjusting laser parameters (i.e., fluence, irradiation duration, position, etc.) on different cell lines in order to achieve high transfection for a wide range of biomedical applications.


identifier: Laferrière, A. (2019). Modélisation et commande prédictive de pompes à chaleur géothermiques résidentielles auto-assistées  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Une pompe à chaleur a pour but d'extraire ou de rejeter de la chaleur depuis ou vers une source de chaleur, permettant de chauffer ou de climatiser des bâtiments avec une bonne efficacité énergétique. Dans le cas de pompes à chaleur géothermiques, un fluide caloporteur circule dans un champ de puits géothermiques, permettant au fluide de se rapprocher de la température du sol avant de retourner à la pompe à chaleur. Lorsqu'elles opèrent dans des climats froids, les pompes à chaleur géothermiques causeront, au fil de plusieurs années, une baisse de la température du sol autour des puits. Ceci nuit à la performance énergétique de la pompe à chaleur. Cet effet est particulièrement marqué dans le cas d'applications résidentielles avec des puits sous-dimensionnés. Si le fluide caloporteur retournant du sol est trop froid, il se peut que la pompe à chaleur ne puisse pas opérer, ce qui oblige l'utilisation du chauffage électrique auxiliaire et mène à des pointes de consommation électrique. Pour éviter de telles pointes, une pompe à chaleur géothermique « auto-assistée », qui chauffe le fluide caloporteur alimenté au sol à l'aide d'une source électrique, est proposée. En injectant de la chaleur dans le champ de puits en prévision des pointes, la pompe à chaleur peut demeurer opérationnelle et le chauffage électrique auxiliaire peut rester à l'arrêt. Donc, la pointe de consommation en puissance électrique peut être réduite au coût d'une faible augmentation de la consommation énergétique totale. La configuration auto-assistée requiert une stratégie de contrôle avancée pour tenir compte, entre autres, des prévisions météorologiques. Cette stratégie de contrôle nécessite un modèle pour prédire la température du fluide retournant des puits. Or, la modélisation de la dynamique thermique des puits géothermiques est un problème non trivial puisque plusieurs échelles de temps doivent être prises en compte dans l'étude de la conduction thermique dans le sol autour des puits. De plus, les effets thermiques à court terme à l'intérieur des puits peuvent avoir une influence importante sur les températures du fluide caloporteur circulant dans les puits. Les modèles de contrôle actuels de systèmes géothermiques reposent souvent sur des hypothèses simplificatrices de la dynamique thermique des puits géothermiques ou encore sur une modélisation non physique des puits géothermiques (par exemple, par l'intermédiaire d'un réseau de neurones artificiel) devant être entraînée ou paramétrée. Ainsi, ils présentent des lacunes en ce qui a trait à la modélisation de la dynamique thermique à court terme à l'intérieur des puits, à la linéarité du modèle, à la modélisation simultanée du côté source (puits géothermiques) et du côté charge (bâtiment) de la pompe à chaleur, à l'adaptabilité du modèle à des champs composés de nombreux puits géothermiques et à la nécessité de paramétrer ou entraîner le modèle au coût de nombreuses simulations.  ABSTRACT: A heat pump is used to extract heat from or reject heat into a heat source, providing an energy-efficient method of heating or cooling buildings. In the case of ground-source heat pumps, a heat-carrier fluid is circulated through geothermal boreholes, causing the temperature of the returning fluid from the boreholes to be closer to that of the ground before it re-enters the heat pump. When operating in cold climates, ground-source heat pumps will gradually lower the temperature of the ground surrounding the boreholes, leading to a drop in the energy performance of the heat pump. This is especially noticeable in residential applications with undersized boreholes. When the returning fluid temperature from the boreholes is too low, the heat pump may no longer be able to operate. This forces the activation of auxiliary electric heating, leading to peaks in power demand. To avoid these peaks, a “self-assisted” ground-source heat pump is proposed to provide thermal energy to the heat-carrier fluid before it enters the boreholes. By injecting heat into the boreholes ahead of peak heating demand, the heat pump can remain operational, meaning that auxiliary electric heating can remain off. Peak power demand can thus be reduced at the cost of a slight increase in total energy consumption. The self-assisted configuration requires an advanced control strategy to take weather forecasts into account. The control strategy requires a model to predict the temperature of the heat-carrier fluid returning from the boreholes. However, modelling the thermal dynamics of boreholes is a non-trivial task, as several time scales are involved in the heat conduction in the surrounding soil. Furthermore, short-term thermal effects inside the boreholes can have a substantial impact on circulating fluid temperatures. Current control-oriented models of geothermal systems often rely on simplifying assumptions or on non-physical models, e.g. artificial neural networks, which must be trained or parametrized. These models therefore feature shortcomings with regards to the modelling of short-term thermal effects inside the boreholes, model linearity, the simultaneous modelling of the heat pump's source side (i.e. the boreholes) and load side (i.e. the building), the usability of the model with bore fields comprised of more than one borehole, and the need to train or parametrize the model. The first objective of this master's thesis is therefore to address these issues. This is done with a linear time-varying state space representation of the aggregated ground thermal loads, used with the bore field's ground-to-fluid thermal response factor to predict heat carrier fluid temperatures. The future values of the heat pump's coefficient of performance are reached by way of an iterative approach. This allows for both the vii source-side and load-side dynamics to easily be taken into account.


identifier: Feizi-Ashtiani, E. (2019). Hydrocarbon compounds removal from drinking water using point-of-use devices in emergency  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La probabilité de déversement d'hydrocarbures dans les ressources en eau potable augmente au Canada. Les incidents de pipeline, les fuites de réservoirs de stockage ou de canalisations de distribution vers le réseau d'alimentation en eau peuvent causer des dommages considérables à la santé humaine. Les composants les plus hydrosolubles dans l'huile et les produits pétroliers, dont le benzène, le toluène, l'éthylbenzène et les xylènes (BTEX) peuvent provoquer des goûts et odeurs désagréables à faible concentration. L'enjeu avec ces composés est qu'il s'agit de composés cancérogènes et neurotoxiques dangereux pour la santé.  ABSTRACT: The likelihood occurrence of the oil spill in drinking water resources is increasing in Canada. Pipeline incidents, leaks from storage tanks or distribution pipeline to the water infrastructure network can cause substantial harm to human health. The most water-soluble components in oil and petroleum products, specifically benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes (BTEX), can cause unpleasant taste and odor in low concentration. The concern with these compounds is that they are hazardous carcinogenic and neurotoxic compounds. Nowadays point-of-use (POU) devices have been increasingly used in the world.


identifier: Gariépy, K. (2019). Étude sur les mésocosmes au Petit-Lac-Saint-François et à la Baie Missisquoi : influence des nutriments azotés sur les cyanobactéries  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les algues bleu-vertes, ou cyanobactéries, peuvent envahir les sources d'eau en se multipliant pour former des fleurs d'eau et devenir toxiques. Les conclusions ne sont toutefois pas unanimes sur les facteurs déclencheurs de la production de toxines par les cyanobactéries. L'objectif de cette recherche était de déterminer l'impact de certaines formes d'azote sur la production de cyanotoxines. Pour se faire, des mésocosmes ont été installés dans deux lacs au sud-est du Québec en 2017 et 2018, à la fin de l'été, période où les fleurs d'eau sont le plus présentes. Cinq séries d'essais ont été conduites dans le cadre de cette recherche : 2 au Petit-Lac-St-François (PLSF) et 3 à la Baie Missisquoi. Chaque série d'essais incluait des mésocosmes de contrôle dans lesquels aucun nutriment n'avait été ajouté et des mésocosmes dans lesquels des formes de nutriments azotés avaient été injectées : nitrate, nitrite, ammonium ou urée.  ABSTRACT: Blue-green algae, or cyanobacteria, can dominate plankton communities to form blooms, which can be toxic. However, the factors that trigger the production of toxins by cyanobacteria are not fully understood. The objective of this study was to assess and compare the impact of various forms of nitrogen on the production of cyanotoxins. To achieve this, mesocosms were installed in two lakes in the Southeast region of Quebec province in 2017 and 2018 at the end of the summer, when blooms were more present. Five experiments were conducted for this research: 2 at Petit-Lac-St-François (PLSF) and 3 at Missisquoi Bay. Each test included control mesocosms with no added nutrients and mesocosms injected with one of the following forms of nitrogen: nitrate, nitrite, ammonium or urea. Samples were taken at the beginning of the experiment (time zero) and 48 hours after the addition of nutrients. Samples were analyzed for: toxin concentrations, taxonomic counts, specific nutrient concentrations and, for the 2017 tests, toxic gene copy numbers.


identifier: Ridremont, T. (2019). Design of robust networks. Application to the design of wind farm cabling networks.  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Aujourd'hui, la conception de réseaux est une problématique cruciale qui se pose dans beaucoup de domaines tels que le transport ou l'énergie. En particulier, il est devenu nécessaire d'optimiser la façon dont sont conçus les réseaux permettant de produire de l'énergie. On se concentre ici sur la production électrique produite à travers des parcs éoliens. Cette énergie apparait plus que jamais comme une bonne alternative à la production d'électricité via des centrales thermiques ou nucléaires. Nous nous intéressons dans cette thèse à la conception du câblage collectant l'énergie dans les parcs éoliens. On connaît alors la position de l'ensemble des éoliennes appartenant au parc ainsi que celle du site central collecteur vers laquelle l'énergie doit être acheminée. On connaît également la position des câbles que l'on peut construire, leurs capacités, et la position des noeuds d'interconnexion possibles. Il s'agit de déterminer un câblage de coût minimal permettant de relier l'ensemble des éoliennes à la sous-station, tel que celui-ci soit résistant à un certain nombre de pannes sur le réseau. Mots clés: Recherche opérationnelle, Optimisation combinatoire, Conception de réseaux robustes, Théorie des graphes, Programmation en nombres entiers, Câblage de parcs éoliens.  ABSTRACT: Nowadays, the design of networks has become a decisive problematic which appears in many fields such as transport or energy. In particular, it has become necessary and important to optimize the way in which networks used to produce, collect or transport energy are designed. We focus in this thesis on electricity produced through wind farms. The production of energy by wind turbines appears more than ever like a good alternative to the electrical production of thermal or nuclear power plants, giving that both of those production can have harmful consequences on the environment. It has then become necessary to optimize the design and construction of such networks. We focus in this thesis on the design of the cabling network which allows to collect and route the energy from the wind turbines to a sub-station, linking the wind farm to the electrical network. In this problem, we know the location of each wind turbine of the farm and the one of the sub-station. We also know the location of possible inter-connection nodes which allow to connect different cables between them. Each wind turbine produces a known quantity of energy and with each cable are associated a cost and a capacity (the maximum amount of energy that can be routed through this cable). The optimization problem that we consider is to select a set of cables of minimum cost such that the energy produced from the wind turbines can be routed to the sub-station in the network induced by this set of cables, without exceeding the capacity of each cable. We focus on cabling networks resilient to breakdowns. Keywords : Operations Research, Combinatorial optimization, Robust networks design, Graph theory, Mixed integer programming, Wind farm cabling networks.


identifier: Honarparvar, M. (2019). Architectural Alternatives to Implement High-Performance Delta-Sigma Modulators  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le besoin d'appareils portatifs, de téléphones intelligents et de systèmes microélectroniques implantables médicaux s'accroît remarquablement. Cependant, l'optimisation de l'alimentation de tous ces appareils électroniques portables est l'un des principaux défis en raison du manque de piles à grande capacité utilisées pour les alimenter. C'est un fait bien établi que le convertisseur analogique-numérique (CAN) est l'un des blocs les plus critiques de ces appareils et qu'il doit convertir efficacement les signaux analogiques au monde numérique pour effectuer un post-traitement tel que l'extraction de caractéristiques. Parmi les différents types de CAN, les modulateurs Delta Sigma (��M) ont été utilisés dans ces appareils en raison des fonctionnalités alléchantes qu'ils offrent. En raison du suréchantillonnage et pour éloigner le bruit de la bande d'intérêt, un CAN haute résolution peut être obtenu avec les architectures ��. Il offre également un compromis entre la fréquence d'échantillonnage et la résolution, tout en offrant une architecture programmable pour réaliser un CAN flexible. Ces CAN peuvent être implémentés avec des blocs analogiques de faible précision. De plus, ils peuvent être efficacement optimisés au niveau de l'architecture et circuits correspondants. Cette dernière caractéristique a été une motivation pour proposer différentes architectures au fil des ans. Cette thèse contribue à ce sujet en explorant de nouvelles architectures pour optimiser la structure ��M en termes de résolution, de consommation d'énergie et de surface de silicium. Des soucis particuliers doivent également être pris en compte pour faciliter la mise en œuvre du ��M. D'autre part, les nouveaux procédés CMOS de conception et fabrication apportent des améliorations remarquables en termes de vitesse, de taille et de consommation d'énergie lors de la mise en œuvre de circuits numériques. Une telle mise à l'échelle agressive des procédés, rend la conception de blocs analogiques tel que un amplificateur de transconductance opérationnel (OTA), difficile. Par conséquent, des soins spéciaux sont également pris en compte dans cette thèse pour surmonter les problèmes énumérés. Ayant mentionné ci-dessus que cette thèse est principalement composée de deux parties principales. La première concerne les nouvelles architectures implémentées en mode de tension et la seconde partie contient une nouvelle architecture réalisée en mode hybride tension et temps.  ABSTRACT: The need for hand-held devices, smart-phones and medical implantable microelectronic sys-tems, is remarkably growing up. However, keeping all these electronic devices power optimized is one of the main challenges due to the lack of long life-time batteries utilized to power them up. It is a well-established fact that analog-to-digital converter (ADC) is one of the most critical building blocks of such devices and it needs to efficiently convert analog signals to the digital world to perform post processing such as channelizing, feature extraction, etc. Among various type of ADCs, Delta Sigma Modulators (��Ms) have been widely used in those devices due to the tempting features they offer. In fact, due to oversampling and noise-shaping technique a high-resolution ADC can be achieved with �� architectures. It also offers a compromise between sampling frequency and resolution while providing a highly-programmable approach to realize an ADC. Moreover, such ADCs can be implemented with low-precision analog blocks. Last but not the least, they are capable of being effectively power optimized at both architectural and circuit levels. The latter has been a motivation to proposed different architectures over the years.This thesis contributes to this topic by exploring new architectures to effectively optimize the ��M structure in terms of resolution, power consumption and chip area. Special cares must also be taken into account to ease the implementation of the ��M. On the other hand, advanced node CMOS processes bring remarkable improvements in terms of speed, size and power consumption while implementing digital circuits. Such an aggressive process scaling, however, make the design of analog blocks, e.g. operational transconductance amplifiers (OTAs), cumbersome. Therefore, special cares are also taken into account in this thesis to overcome the mentioned issues. Having had above mentioned discussion, this thesis is mainly split in two main categories. First category addresses new architectures implemented in a pure voltage domain and the second category contains new architecture realized in a hybrid voltage and time domain. In doing so, the thesis first focuses on a switched-capacitor implementation of a ��M while presenting an architectural solution to overcome the limitations of the previous approaches. This limitations include a power hungry adder in a conventional feed-forward topology as well as power hungry OTAs.


identifier: Levit, M. F. (2019). Étude comparative de stratégies logistiques de collecte de résidus dans le Port de Montréal  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le travail présenté dans ce mémoire porte sur une étude de la chaîne logistique opérant dans le port de Montréal, ainsi que le traitement et la simulation de différentes solutions qui améliorent certains aspects logistiques de ce système. Des tonnes de déchets sont générés dans les navires des entreprises maritimes de transport de marchandises, qui sont déversés dans les différents terminaux de l'île de Montréal. Cela génère un défi en termes de traitement et d'élimination finale. Le présent mémoire tente d'améliorer le processus de collecte des déchets, tout en essayant de réduire les coûts associés des partenaires. Le projet a été développé en collaboration avec plusieurs partenaires: Canada Steamship Lines, le Réseau Merlin, le Port de Montréal, le Groupe Desgagnés et Urgence Marine.  ABSTRACT: The work presented in this thesis focuses on a study of the supply chain operating in the Port of Montreal, as well as the treatment and simulation of various solutions that improve the logistics of this system. Tons of waste are generated in the ships of the maritime freight companies, which are delivered in the various terminals of the island of Montreal. This creates a challenge in terms of treatment and final disposal. This thesis attempts to improve the collect of these waste, while trying to reduce the associated costs of the partners. The project was developed in collaboration with several partners: Canada Steamship Lines, the Merlin Network, the Port of Montreal, the Desgagnés Group, and Urgence Marine.


identifier: Jacquet, S. (2019). Opportunisme et traitement des contraintes dans MADS  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans le domaine de l'optimisation de boites noires, l'utilisateur n'a pas d'expressions analytiques de la fonction objectif et des contraintes. De fait, il n'a pas accès aux gradients. Le gradient est une information importante en optimisation étant donné qu'il permet de fournir une direction de montée de la fonction. De plus, pour récupérer les différentes valeurs de la fonction objectif et des contraintes, des simulations informatiques ou des tests en laboratoires doivent être effectués. Ceci rajoute de nombreuses difficultés supplémentaires : temps de calculs importants pour récupérer les données, bruitage des données et certaines simulations peuvent échouer. Pour résoudre ce genre de problèmes, des algorithmes ont été développés. Parmi eux, MADS a été proposé par Audet et Dennis en 2006. C'est un algorithme itératif de recherche directe qui évalue des points de proche en proche sur un treillis. Il offrait à la base un traitement rudimentaire des contraintes, en associant une valeur infinie à tous points non -réalisables. Il a depuis été étoffé pour offrir un traitement plus souple à des contraintes de plus en plus hétéroclites. Cette thèse propose trois nouvelles fonctionnalités à l'algorithme MADS. Premièrement, MADS calcule des modèles des contraintes afin d'ordonner les points du plus prometteur au moins prometteur. Cependant, un traitement adéquat des contraintes binaires, qui ne retournent que deux valeurs, manque dans MADS. Pour pallier cette absence, des modèles des contraintes binaires seront proposés en utilisant des outils de régression, issus de la classification supervisée. Deuxièmement, ces mêmes outils permettent de proposer un ordonnancement nouveau des points à évaluer quand aucune fonction substitut n'est accessible dans MADS. Les points qui ont le plus de chance d'être réalisables seront évalués en premier pour favoriser la recherche de solutions réalisables de qualité. Cette stratégie sera comparée à une méthode favorisant les points les plus éloignés des points déjà évalués et à la méthode par défaut dans ce cas dans MADS, qui favorise les points qui sont le plus dans la direction du dernier succès par rapport au centre du treillis. Enfin, il peut être noté que la mise à l'échelle des contraintes choisie par l'utilisateur au moment de définir le problème a un impact sur le fonctionnement de MADS. MADS propose un traitement de mise à l'échelle des variables en entrée de la boite noire, mais rien pour les contraintes en sortie. Cette thèse propose une façon de les mettre à l'échelle, de sorte qu'elles prennent des valeurs de même ordre de grandeur. Cela permettra qu'elles aient globalement la même importance.  ABSTRACT: In the field of blackbox optimization, the user does not have access to the analytical expressions of the objective function and of the constraints. Thus, there is no access to the gradient. But the gradient is an important piece of information since it gives an increasing direction of the function. Moreover, in order to obtain those values, computer simulations or experiments in laboratory have to be done. This adds further difficulties: heavy computational times to get the data, noisy data and some simulations may fail. To solve this kind of problems, algorithms have been developed. Among them, MADS has been proposed by Audet and Dennis in 2006. It is a direct search iterative algorithm that evaluates points on a mesh. At first, it offered a basic management of the constraints by associating an infinite value to all infeasible elements. Since then, more flexible ways have been proposed to handle various types of constraints. There are for example models for most of the constraints in order to sort points from the most to the least promising. However, in MADS, there is no specific management of binary constraints, which can return only two different values. Thus, models of binary constraints will be offered using tools of regression from supervised classification. Those tools also offer new ordering methods to sort the points that need to be evaluated when no models are available in MADS. The points which are the most likely to be feasible will be evaluated first in order to look most likely for feasible solutions. This strategy will be compared to one evaluating first the elements the furthest from the ones already evaluated and to the default, in that situation, in MADS which sorts the points according to the direction of last success. Finally, it should be pointed out that the scaling of the constraints provided by the user chosen while defining the problem has an impact on MADS's behaviour. MADS deals with the scaling of the input variables of the blackbox, but nothing is done for the constraints in the output. This thesis offers to handle the scaling of the output so that they take values of about the same range so that they have more or less the same influence.


identifier: Rajon, M. (2019). Développer des habitudes en milieu de travail – une approche par la conception  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Pour limiter les infections nosocomiales (les infections acquises à l'hôpital) il est recommandé aux professionnels de la santé de se laver les mains à certains moments clés. Or on constate que le taux de conformité à ces pratiques au Québec est en deçà des attentes ministérielles. Des interventions comportementales ont été développées face à ce problème, mais le peu de travaux faisant état de leur durabilité montre que les effets de l'intervention ont tendance à se dissiper au bout de six mois. Or la problé-matique de l'adoption de bonnes pratiques de prévention des infections est celle de l'adoption d'un comportement durable dans le temps. Il s'agit donc de changer une pratique de travail quotidienne, problématique que l'on retrouve lors de l'implantation d'un changement en organisation. Plus précisément, nous nous intéressons à concevoir une méthode pour accompagner le personnel de terrain afin qu'il conçoive des solutions lui permettant de développer des comportements pérennes en organisation. S'agissant de proposer un artéfact à utiliser en organisation, la méthodologie de recherche utilisée est celle des sciences de la conception. La solution proposée est la méthode FOCALE, acronyme pour Focaliser, Observer au travers de CREATE (acronyme de Cue – Reaction – Evaluation – Ability – Timing – Exécution, processus modélisant les étapes cognitives menant à la réalisation d'une action), Analyser, Libérer les idées, Expérimenter. Cette méthode fonctionne comme une méthode de résolution de problèmes, mais intègre des éléments liés au fonctionnement et au changement de comportement humain. La méthode FOCALE a été testée au sein du CIMAR-Lab de Polytechnique Montréal avec un total de huit participants. Pour cela, les participants ont effectué la méthode FOCALE puis ont répondu à un questionnaire. Ainsi, la méthode semble bien remplir ses fonctionnalités, mais les participants l'ont trouvée un peu complexe et ont suggéré de nombreuses voies d'amélioration, principalement en ce qui concerne la mise en œuvre de la méthode pour la rendre plus fonctionnelle. Cela ouvre la voie à de nouveaux travaux pour améliorer la méthode FOCALE, continuer à la tester dans différents environnements pour valider son efficience, et travailler à la prise en compte des éléments de fonctionnement et de changement du comportement humain dans la résolution de problèmes.  ABSTRACT: In order to reduce hospital-acquired infections, the World Health Organization recommends that healthcare professionals wash their hands at some key moments. However the compliance rate of hand hygiene in Québec sets below the state's expectations. To address this problem, behavioral interventions were developed by researchers. But few papers look into the sustainability (in time) of the outcome of the interventions. And some papers report that the effects of the intervention tend to disappear after six months. The issue of adopting good practices of infection prevention is indeed tied to the issue of adopting a long-lasting behavior. To improve hand hygiene rates, a work practice thus needs to be changed. Such an issue is also encountered when looking at implementing change in any organization. More precisely we got interested in designing a methodology to help workers design solutions themselves to enable them to develop sustainable behaviors in organization. To do that a design science research approach is used as the aim is to design an artefact (the method) that will be used in organizations. Thus the proposed solution is the FOCALE method. It's an acronym that stands for Focus, Observe through CREATE (acronym for Cue – Reaction – Evaluation – Ability – Timing – Execution, it's a process that shows the cognitive steps leading to taking action), Analyze, Let ideas flow, Experiment. This method embeds problem solving steps and principles linked to human behavior functioning and change. The FOCALE method was tested in the CIMAR-Lab at Polytechnique Montréal with eight participants. They used the method and answered a questionnaire. The results show that the method meets its desired functionalities but is a bit complex. Thus participants offered ways to improve it, especially regarding the implementation of the method. Therefore, further research could look into improving the FOCALE method or testing it in different environment settings to assess its efficiency. It could also be interesting to look into taking human behavior functioning and change principles more into consideration when looking at solving problems.


identifier: Groleau, G. (2019). Modélisation d'un procédé de gazéification pour le traitement des matières résiduelles  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La gazéification représente une alternative intéressante pour la valorisation des combustibles dérivés de déchets (CDD). Ce procédé de traitement convertit la matière carbonée en gaz de synthèse (syngaz), composé de CO et H2, pouvant être valorisé en électricité, en chaleur ou en molécules d'intérêts. Dans ce projet, la possibilité d'une valorisation en molécules d'intérêts du syngaz produit à partir de la gazéification de CDD est étudiée. Pour ce faire, un modèle de gazéification combinant différentes approches tirées de la revue de littérature est développé.  ABSTRACT: Gasification appears to be well suited to convert refuse derived fuel (RDF). This thermal treatment converts carbonaceous material into syngas, which is composed of CO and H2. This syngas can be used to produce electricity, heat or platform molecules. In this project, the possibility of valorized the syngas into platform molecules is studied. To do so, a gasification model combining different approaches from the literature review is developed.


identifier: Hassan, A. (2019). Circuits Techniques for Wireless Sensing Systems in High-Temperature Environments  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans ce projet, nous proposons de nouvelles techniques d'intégration basées sur la technologie de nitrure de gallium (GaN). Ces techniques permettent de mettre en œuvre un système de transmission de données sans fil entièrement intégré dédié aux capteurs de surveillance pour des applications d'environnement hostile. Le travail nécessite de trouver une technologie capable de résister à l'environnement sévère, principalement à haute température, et de permettre un niveau d'intégration élevé. Le système réalisé serait le premier dispositif de transmission de données basé sur la technologie GaN. En plus de supporter les conditions de haute température (HT) dépassant 600 oC, le système de transmission sans fil attendu devrait fonctionner à travers une barrière métallique séparant le module émetteur du récepteur. Une revue de la littérature sur les applications en environnements hostiles ainsi que sur l'électronique correspondante a été réalisée pour sélectionner la technologie AlGaN/GaN HEMT (transistor à haute mobilité d'électrons) comme une technologie appropriée. Le kit de conception GaN500, fourni par le Conseil national de recherches du Canada (CNRC), a été adopté pour concevoir et mettre en œuvre le système proposé. Cette technologie a été initialement introduite pour desservir les applications radiofréquences (RF) et micro-ondes.  Par conséquent, elle n'avait pas été validée pour concevoir et fabriquer des circuits intégrés analogiques et numériques complexes et son utilisation à des températures extrêmes n'était pas validée.   Nous avons donc caractérisé à haute température des dispositifs fabriqués en GaN500 et des éléments passifs intégrés correspondants ont été réalisés. Ces composants ont été testés sur la plage de température comprise entre 25 et 600 oC dans cette thèse. Les résultats de caractérisation ont été utilisés pour extraire les modèles HT des HEMT intégrés et des éléments passifs à utiliser dans les simulations. En outre, plusieurs composants intégrés basés sur la technologie GaN500, notamment des NOT, NOR, NAND, XOR, XNOR, registres, éléments de délais et oscillateurs ont été mis en œuvre et testés en HT. Des circuits analogiques à base de GaN500, comprenant un amplificateur de tension, un comparateur, un redresseur simple alternance, un redresseur double alternance, une pompe de charge et une référence de tension ont également été mis en œuvre et testés en HT.   Le système de transmission de données mis en œuvre se compose d'un module de modulation situé dans la partie émettrice et d'un module de démodulation situé dans la partie réceptrice.  ABSTRACT: In this project, we propose new integrated-circuit design techniques based on the Gallium Nitride (GaN) technology to implement a fully-integrated data transmission system dedicated to wireless sensing in harsh environment applications. The goal in this thesis is to find a proper technology able to withstand harsh-environments (HEs), mainly characterized by high temperatures, and to allow a high-integration level. The reported design is the first data transmission system based on GaN technology. In addition to high temperature (HT) environment exceeding 600 oC, the expected wireless transmission systems may need to operate through metallic barriers separating the transmitting from the receiving modules.  A wide literature review on the HE applications and corresponding electronics has been done to select the AlGaN/GaN HEMT (high-electron-mobility transistor) technology. The GaN500 design kit, provided by National Research Council of Canada (NRC), was adopted to design and implement the proposed system. This technology was initially provided to serve radio frequency (RF) and microwave circuits and applications.  Consequently, it was not validated to implement complex integrated systems and to withstand extreme temperatures. Therefore, the high-temperature characterization of fabricated GaN500 devices and corresponding integrated passive elements was performed over the temperature range 25-600 oC in this thesis. The characterization results were used to extract HT models of the integrated HEMTs and passive elements to be used in simulations. Also, several GaN500-based digital circuits including NOT, NOR, NAND, XOR, XNOR, register, Delay and Ring oscillator were implemented and tested at HT. GaN500-based Analog circuits including front-end amplifier, comparator, half-bridge rectifier, full-bridge rectifier, charge pump and voltage reference were implemented and tested at HT as well. The implemented data transmission system consists of a modulation module located in the transmitting part and a demodulation block located in the receiving part. The proposed modulation system is based on the delta-sigma modulation technique and composed of a front-end amplifier, a comparator, a register, a charge pump and a ring oscillator. The output stage of the transmitter is intended to perform the load-shift-keying (LSK) modulation required to accomplish the data transmission through the dedicated inductive link. At the receiver level, three demodulation topologies were proposed to acquire the delivered LSK-modulated signals.


identifier: Saffar, S. (2019). Understanding, Defining and Managing of Operational Personal Priorities. A Tool for Task Management Self-Prioritization  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Plusieurs personnes se sentent bombardées par l'augmentation de la charge de travail et des engagements. Nous avons, souvent, le sentiment de manquer de temps. L'établissement des priorités devient un défi et émotionnel pour tout le monde. En effet, il est difficile de définir les tâches qui semblent plus le meilleur parmi plusieurs choix.  Il existe des centaines d'outils numériques de gestion de temps personnel sur le marché. Cependant, il semble avoir une faible tentative de développer un outil qui s'aligne avec le comportement des gens et qui réponde à leurs besoins. Le temps est élastique et sa gestion est difficile par des gens. Par conséquent, chaque personne reste son meilleur planificateur. Cette recherche vise à répondre à l'objectif : « Comment pouvons-nous soutenir les gens dans la gestion, sélection et priorisation de leurs propres tâches connues / inconnues afin de donner le meilleur de soi-même ? ». Pour atteindre cet objectif, les besoins des gens ont été étudiés afin de comprendre comment ils gèrent leurs tâches. Les données ont servi à cerner leurs difficultés dans la gestion, puis à élaborer un cadre pour répondre à leurs besoins. L'étude empirique a été réalisée sur le personnel du département d'urgence d'un hôpital. Le choix du département d'urgence a été fait vu l'importance de la gestion du temps et des priorités. Sur la base des résultats de l'étude de cas, un nouvel outil a été proposé, appelé " House in Goal Hierarchy (HIGH) ", qui est un outil d'établissement des priorités et de prise de décision utilisant une approche ascendante de gestion.   Le potentiel de ce nouvel outil a été testé auprès de quinze personnes de l'École Polytechnique de Montréal. Un sondage a été mené pour comprendre l'efficacité et les différences de comportement des participants avant et après l'utilisation de l'outil. Les données collectées ont été analysées qualitativement et quantitativement. Malgré cette recherche avait la limite de taille de l'échantillon, une amélioration de 50% a été mesurée auprès des utilisateurs dans leur priorisation de tâches et dans l'atteinte de leurs objectifs.  ABSTRACT: Many of us feel bombarded by our increasing workload, commitments, and requests for more time.  Prioritization is very emotional and challenging for everyone since it is difficult to prioritize, which is the best among more than one choice. There are hundreds of digital and paper versions of personal time management tools available on the market. It seems there is a feeble attempt to develop a tool that meets people' behavior and needs.  Time is elastic and more or less manageable by people. Therefore, each person is his/her own best scheduler. Time-management more referred to the self and task management to make a balance between the activities. This research tried to work on the objective of “How can we help people to manage, select and prioritize their own known/unknown tasks to account to themselves in a respectful manner?”  For this objective, people's needs were studied to understand how people manage tasks. The data was used to identify their difficulties and then develop a framework to meet their needs. The empirical study was carried out on the personnel of the emergency department of the hospital since time and prioritizing is extremely valuable to them. Based on the results of the case study, a new tool was proposed called “House in Goal Hierarchy (HIGH)” that is a prioritizing and decision-making tool to create a bottom-up approach. The potential of this new tool was then tested with fifteen graduate students of the École Polytechnique of Montréal. A survey was applied to understand the effectiveness and differences in the behavior of the participants, before and after using the tool. The collected data analyzed in both quantitative and qualitative ways. Even though this research had a limitation in testing in a small group, but stillthe result of using HIGH tool showed that the approach has approximately a 50% improvement in prioritizing the user's tasks and reaching his/her goals.


identifier: Duchêne, N. A. (2019). Heterojunctions of Carbon Nanotubes and Silver Nanoclusters: a First Principles Study  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les nanotubes de carbone, nanostructures aux propriétés électroniques, mécaniques, et optiques attrayantes, ont été lors de ce dernier quart de siècle le sujet de nombreuses études scientifiques et ont su démontrer des applications plus que variées. En électronique, ils ont été utilisés en outre comme senseurs grâce à leur fonctionnalisation avec des nanoparticules métalliques. Il s'avère que la quantité de particules métalliques se fixant sur la paroi de nanotubes de carbone ait un effet sur les performances des senseurs ainsi fabriqués. Les questions se posent : En quoi la taille d'une particule métallique peut changer son interaction avec un nanotube de carbone ? Quels sont les répercussions de la taille de la particule sur le fonctionnement d'un senseur ? Afin de répondre à ces questions, la présente étude porte sur le calcul ab initio, au moyen de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), de la structure électronique de complexes composés de nanotubes de carbone (CNT) et de nanoparticules (NC) métalliques. Étant donné que peu d'études portent sur la structure électronique de complexes AgNC/CNT, nous avons choisis de nous concentrer sur ceux-ci. De plus ces particules sont parmi les plus utilisées dans les applications de senseurs à base de CNT. D'autre part, peu de travaux théoriques portent sur l'effet de taille de nanoparticules métalliques sur les propriétés électroniques de leur interface avec un nanotube de carbone. Ces travaux se démarquent d'autant plus de précédentes études par le soin porté dans la paramétrisation des modèles atomiques utilisés. Finalement, afin d'étudier comment les interfaces peuvent être affectées par une perturbation appliquée aux nanoparticules métalliques, nous considérons l'adsorption du monoxyde de carbone sur ces-dernières. Les buts de l'étude sont donc de comprendre les effets de la taille d'une nanoparticule d'argent sur son interaction avec un nanotube de carbone, ainsi que sur l'impact de la présence du CO sur les complexes AgNC/CNT. Deux types de nanotubes de carbone ont été considérés : un nanotube métallique de chiralité (5,5) et un nanotube semiconducteur de chiralité (10,0). Les effets de taille des nanoparticules d'argent ont été étudiés en considérant des nanoparticules icosahédriques, de haute symétrie, afin de séparer les effets de taille des effets géométriques éventuels. Des particules d'argent de 4, 13, 55, et 147 atomes d'argent ont été considérées, ainsi qu'une surfaces d'argent (111) servant de référence. L'effet de la taille des nanoparticules se manifeste déjà dans le cas des particules d'argent isolées.  ABSTRACT: Carbon nanotubes (CNTs) have garnered much interest in the past quarter century due to their excellent electronic, mechanical, and optical properties. Diverse applications have been developped using carbon nanotubes. For example, in electronics, they have been functionalized with metallic nanoclusters to be used as sensors. Interestingly, the performance of such sensors depends on the quantity of nanoclusters that are applied the CNT surface. This leads us to the following questions: How does metallic nanocluster size affect their interaction with carbon nanotubes? What are the repercussions of these size effects on the performance of a sensor? To answer these questions, the present work revolves around the first-principles calculation, using density functional theory (DFT), of the electronic structure of carbon nanotube and metallic nanoclusters. Given that few studies exist on the interaction of silver nanoparticles and carbon nanotubes, we have chosen the former as to complete the current scientific literature. Furthermore, to the authors knowledge there are no studies on the size effects of silver nanoclusters on the electronic properties of their interface with CNTs. This work further sets itself apart in the care taken in parametrizing the atomic model parameters used. Finally, as to answer the second question, we have chosen to study the effect of the adsorption of carbon monoxide. The goals of this work are to elucidate the silver nanocluster size effects on their interaction with a carbon nanotube, as well as their impact on the sensitivity of a AgNC/CNT sensing unit to CO. Two types of carbon nanotubes have been considered: a metallic CNT of chirality (5,5) and a semiconducting CNT of chirality (10,0). The size effects of the silver nanoclusters have been studied by considering icosahedral clusters, as to separate size effects from eventual effects due to cluster geometry. Clusters of 4, 13, 55, and 147 silver atoms have been considered, as well as (111) silver surfaces that have been used as a reference point. Size effects are already present when observing isolated silver nanlcusters; the quantity of electronic charge per surface atom grows until a plateau is reached for nanoclusters of 55 and 147 silver atoms. to properly isolate the interface of a given nanocluster with a CNT we have optimized the unit cell length under the constraint that the charge transfer between nanocluster and CNT be maximized. The necessary unit cell size was found to be significantly larger than those used in previous works in the literature. Size effects on the complexes electronic structure were studied through the calculated charge transfer, adsorption energy, and chemical bond characteristics defined by cluster-CNT interaction.


identifier: Lyane, K. (2018). La RSE au sein du secteur aéronautique au Québec : une perspective de la complexité institutionnelle  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La question du développement durable et de sa transposition au sein des entreprises ne peut être articulée sans poser la question du rôle et de l'impact de chaque entreprise dans et par rapport à l'intégration du concept au niveau stratégique et opérationnel, et à sa propagation à travers la chaîne et le secteur industriel. Malgré la littérature abondante sur la responsabilité sociale de l'entreprise (corporate social responsibility) et sur la gestion responsable de la chaîne d'approvisionnement (sustainable supply chain management), plusieurs lacunes se manifestent au niveau de la compréhension holistique de l'intégration des principes du développement durable, et plus spécifiquement de la responsabilité sociale de l'entreprise, de leur interprétation et de leur implantation à travers les divers niveaux de tiers d'un secteur industriel. Au niveau pratique, les entreprises, indépendamment de leur taille, statut et type d'activités, continuent à pointer les difficultés, enjeux et défis reliés à une démarche durable. Pourtant, plusieurs décennies se sont écoulées depuis le rapport de Brundtland, de l'essor du développement durable et de la criticité des enjeux vécus par la planète, les communautés, les institutions et l'Humain tant sur le plan environnemental que social. À ce jour, les entreprises continuent d'être perçues comme étant une des sources primordiales participant à ces enjeux. Toutefois, ces mêmes entreprises constituent la plus grande opportunité à redresser l'évolution vers une solution, vers un futur durable. Ce potentiel reste difficilement atteignable non seulement pour des raisons intraorganisationnelles, individuelles ou cognitives, mais aussi pour des raisons reliées au contexte externe de l'entreprise. Ces entreprises se retrouvent à la merci de plusieurs parties prenantes dont les attentes, les priorités et les répercussions par rapport à la survie et à la performance tridimensionnelle de l'entreprise (c.-à-d. économique, environnementale et sociale) sont multiples et souvent divergentes. Dans leur constante recherche de légitimité, ces entreprises se retrouvent face à une complexité phénoménale qui co-évolue à travers leur parcours stratégique et opérationnel. Cette complexité, analysée sous l'angle de la théorie néo-institutionnelle et vécue par les entreprises, constitue un des concepts clés abordés et investigués à travers cette thèse. En effet, au-delà de sa manifestation pratique, la complexité associée à l'adoption, l'implantation et la propagation de la RSE au sein des entreprises commence à émerger dans la littérature comme un ancrage incontournable dans la compréhension des choix stratégiques et tactiques et de la prise de décision des entreprises. Plusieurs auteurs ont étudié ce phénomène organisationnel (Hoffman, 2001; Delmas et Toffel, 2008; Pache & Santos, 2013; Raynard, 2016; Testa et al., 2018) sous divers angles et contextes empiriques. Le sujet est fortement d'actualité et la littérature présente des lacunes à combler quant à : 1) la manifestation et par la suite la gestion de cette complexité à travers les différentes phases d'intégration de la RSE (c.-à-d. adoption, implantation et propagation), 2) la compréhension du rôle des facteurs organisationnels ainsi que des attributs structurels associés au secteur industriel dans l'atténuation ou pas de la complexité institutionnelle, et 3) l'analyse de ces deux premiers points dans le contexte d'un secteur industriel complexe, à haute valeur ajoutée et multi-tiers tout en consolidant et interprétant les points de vue de tous les niveaux de tiers. Cette thèse se positionne comme étant une réponse à ces lacunes à travers une étude exploratoire qualitative empirique basée sur la théorie ancrée (grounded theory) au sein de l'industrie aéronautique au Québec. Plus spécifiquement, cette recherche s'est matérialisée par la participation de 25 entreprises répandues sur les cinq niveaux de tiers de la chaîne (c.-à-d. avionneur ou motoriste, Tier 1, Tier 2, Tier 3 et Tier 4) et de 40 individus incluant des experts en aéronautique, gestion des approvisionnements et en responsabilité sociale. Notre contribution, tant au sein du champ de la RSE que de la gestion durable de la chaîne d'approvisionnement, se révèle par une approche holistique expliquant l'intégration (ou pas) des principes de la RSE à travers l'ensemble des tiers d'une industrie complexe, à haute valeur ajoutée dans une région géographique spécifique. Cette industrie est bel et bien un exemple d'une réalité bipolaire dans laquelle le spectre de profil de responsabilité sociale de diverses entreprises varie considérablement entre celles qui prônent les avantages de la RSE à celles qui y croient peu, pas ou beaucoup moins. Ainsi, notre recherche tente de répondre aux questions suivantes : dans un contexte où le développement durable continue à prendre de l'ampleur, et que la nécessité de son intégration au sein des entreprises et des chaînes d'approvisionnement se manifeste de plus en plus, comment les pratiques RSE se propagent au sein d'une industrie multi-tiers et complexe? Plus spécifiquement, comment et pourquoi la RSE s'infiltre-t-elle et/ou se propage-t-elle dans une entreprise et pas dans l'autre au sein d'une même industrie? Comment cette hétérogénéité, manifestée par les choix des entreprises quant à l'adoption, l'implantation et par la suite la propagation, est-elle influencée par l'intensité de la complexité institutionnelle perçue? La thèse vise alors l'atteinte des objectifs suivants : 1. Analyser le contexte interne et externe des entreprises d'un même secteur industriel complexe et multi-tiers, soit le secteur aéronautique au Québec, afin d'étudier la présence d'éléments clés influençant une démarche RSE ainsi que la perception des entreprises vis-à-vis ces éléments; 2. Explorer et comprendre le processus de gestion de la complexité institutionnelle et des stratégies des entreprises à intégrer (ou pas) la RSE afin de ressortir des regroupements de variables/configurations qui font en sorte d'augmenter ou de réduire la prédisposition de l'entreprise à adopter, implanter ou propager la RSE; 3. Compte tenu des résultats des points 1) et 2) des données du terrain, développer des propositions et un cadre conceptuel transcendant les concepts et connaissances acquises. Les résultats de cette recherche, analysés selon la perspective de la théorie institutionnelle, dévoilent le pourquoi sous-jacent à l'interprétation et ensuite à l'intégration des diverses pressions vécues par les entreprises d'une même industrie, et le comment sous-jacent à l'élaboration d'une stratégie RSE. Les résultats aboutissent au développement de propositions et d'un cadre conceptuel présentant un contexte multi-institutionnel où deux logiques institutionnelles ressortent comme étant conflictuel au sein des entreprises; celle reliée à l'institution du marché et celle reliée à l'institution d'une démarche de responsabilité sociale d'entreprise. Des pressions émanent de ces deux institutions et confèrent à leur contexte une complexité institutionnelle qui est traduite, adoptée et vécue de manière différente au sein de chaque entreprise. Des attributs organisationnels, structurels et relationnels rentrent en compte afin de réduire ou d'augmenter cette complexité et façonnent les réponses des entreprises vers une démarche durable. Cette thèse apporte une contribution théorique et managériale à travers le développement d'un cadre conceptuel et de propositions, ainsi : - Sur le plan théorique, ces derniers ont permis : 1) d'approfondir les connaissances quant à l'expérience et à la réponse des entreprises d'une industrie spécifique par rapport à la complexité institutionnelle, et 2) d'identifier de nouveaux horizons de recherche au sein de la RSE et de la SSCM; - Sur le plan managérial et dans un contexte urgeant de plus en plus les entreprises à se commettre à une démarche durable, ces derniers permettent de faire le point sur la situation d'une entreprise (d'être conscient), d'identifier les stratégies ou réponses à cibler (d'être visionnaire) et de proposer des schémas d'actions vers une démarche durable (d'être responsable et agent de changement).  ABSTRACT: Sustainability within supply chains cannot be addressed holistically without understanding the role each organization embedded in the chain has to make towards integrating and propagating sustainability practices. Despite the abundant literature on sustainable supply chain management, the literature is still lacking empirical research on understanding sustainability throughout the various tier levels of a complex and high value-added supply chain to understand and analyze the adoption, implementation and propagation of sustainability. Existing research does not address the need to understand and make predictions about the way organizations respond to such sustainability pressures and investigate the phenomena of complexity. This research contributes to the existing body of literature through an exploratory case study based on grounded theory addressing the integration of corporate social responsibility practices throughout a multi-tiered complex and high value supply chain; the case of the aerospace industry in Quebec. The aerospace supply chain is highly fragmented when it comes to sustainability and organizations within the chain differ significantly in terms of their sustainability practices and maturity across the different tier levels. Between the organizations that advocate the benefits of corporate social responsibility and those who do little, not or much less, this industry shows potential for research and theoretical contributions toward understanding the complexity of integrating such concepts into company's strategies and activities. This qualitative case study endergone has valuable insights for researchers and business leaders in the field of corporate social responsibility, sustainable supply chain, operations and sustainability in general. Through highly dense primary and secondary data collected from 25 entreprises in the aerospace field covering all tier levels of the chain (i.e. aircraft and engine manufacturers, Tier 1, Tier 2, Tier 3 and Tier 4), and 40 individuals including experts in the aerospace industry, aerospace supply chain and corporate social responsibility, we unveil the complexity that companies face when integrating corporate social responsibility practices using the institutional theory lens. Thus, we analyze the conflictual pressures emanating from a multi-institutional context at different levels to understand how they shape companies responses and strategies towards the adoption, implementation and propagation of sustainable practices in a specific multi-tiered industry. Our research attempts to answer the following question: in an era where sustainable development is critically acclaimed for its role in society and business continuity, how does sustainable practices propagate through a multi-tiered and complex supply chain? More specifically, why and how does corporate social responsibility diffuse within an organization and spreads into one company and not the other although both subject to pressures affecting the same supply chain and industry? How is corporate social responsibility adopted, implemented within a company and subsequently propagated across the suppliers? In an attempt to answer such questions, our thesis builds upon the following objectives : 1. Analyze the internal and external contexts of companies within the same multi-tiered and complex industry- the aeorospace industry in Quebec, to identify the tensions and key influencial elements perceived by these companies when it comes to impacting the adoption, implementation and spread of corporate social responsibility; 2. Explore and understand the process of managing institutional complexity and corresponding companies' strategies to integrate (or not) corporate social responsibility in order to identify configurations that might increase or decrease the company's predisposition to adopt, implement and propagate corporate social responsibility; 3. Based on findings from points 1 and 2, develop propositions and conceptual framework. The results of this research provide a theoretical and managerial contribution while converging into a conceptual framework to provide a holistic picture of how organizations within the same multi-tiered industry respond to sustainability pressures. More specifically, our framework presents the complexity arising between market and sustainability logics emerging from a multi-institutional context surrounding companies. Then, we show how organizational, structural and relational attributes affect such complexity as it is being translated, integrated and lived differently amongst organizations, thus shaping their responses to a sustainable approach.


identifier: Fedorov, D. (2019). Conception de systèmes mécaniques auto-adaptatifs pour la locomotion  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les mécanismes auto-adaptatifs (ou sous-actionnés) permettent d'accomplir des tâches complexes en utilisant un nombre minimal d'actionneurs. Leur caractéristique principale est la division de l'actionnement, à l'aide de mécanismes souvent différentiels, entre plusieurs mouvements de sortie dont la séquence de déclenchement peut être contrôlée à l'aide d'éléments passifs. Actuellement, ils sont majoritairement employés pour fabriquer des doigts ou de mains robotiques capables de s'adapter mécaniquement à la forme de l'objet à saisir, sans utiliser de contrôle en boucle fermée. Il est ainsi possible d'effectuer des économies substantielles en générant de manière purement mécanique un comportement qui nécessiterait autrement un grand nombre de moteurs et de capteurs. Dans ce projet, deux thèmes distincts, liés à l'application de cette philosophie de conception au domaine de la locomotion, sont explorés avec comme but principal de transférer l'expertise développée avec les doigts auto-adaptatifs vers de nouveaux cas d'utilisation. En premier lieu, un mécanisme de patte mécanique à deux degrés de liberté, actionné par un seul moteur, a été développé. En cas de collision avec un obstacle durant la phase de vol, le ratio de transmission de l'actionnement est altéré, combinant ainsi les deux degrés de liberté pour permettre à la patte de glisser le long de l'obstacle à la recherche d'un nouveau point d'appui. Ce mécanisme a été analysé en profondeur, notamment par le biais de la théorie des visseurs, afin de quantifier sa capacité d'adaptation. Il a ensuite été possible de procéder à une optimisation multi-objectifs visant à mettre en évidence le compromis entre les capacités d'adaptation de la patte et la qualité de la trajectoire générée. La validation expérimentale de ce mécanisme est également présentée. Le second thème relève du domaine de la réadaptation. Le mécanisme développé correspond à celui d'une orthèse entièrement passive, capable de générer des couples correcteurs sur les articulations de la hanche et du genou. Pour ce faire, un système de poulies non-circulaires et de câbles relie les rotations de ces deux articulations à l'allongement de deux ressorts. La synthèse des profils des poulies, par le biais d'une méthode graphique  innovante, est décrite, de même que les résultats expérimentaux obtenus à l'aide du prototype réalisé. Les travaux réalisés dans le cadre du présent projet ont par ailleurs mené à d'autres contributions dans le domaine des poulies non-circulaires, soit un mécanisme  d'équilibrage statique et un autre permettant de guider une plateforme suspendue le long d'une trajectoire de type « pick-and-place ».  ABSTRACT: Self-adaptive mechanisms (also referred to as underactuated) allow to perform complex tasks using only a minimal number of actuators. Their main characteristic is their ability to distribute actuation, often using differential mechanisms, between several output motions which can be triggered sequentially through the use of passive elements. As of now, they are mostly used in fingers and hands able to mechanically adapt to the shape of the grasped object, without relying on closed-loop control. Indeed, they allow for significant cost savings by generating purely mechanically a behavior which would otherwise require several motors and sensors. In this project, two separate themes, both linked to the application of this design philosophy to the field of locomotion, are explored. The main goal is to transfer existent expertise developed for self-adaptive fingers to new use cases. First, a two degree of freedom mechanical leg, driven by a single motor, has been developed. In case of an unexpected collision with an obstacle during the swing phase, the actuation transmission ratios are altered, thus combining both degrees of freedom to generate a sliding motion along the obstacle in search of the next foothold. This mechanism is here analyzed in depth through the application of screw theory, in order to quantify this adaptation capability. A multi-objective optimization was subsequently performed to highlight the trade-off between the mechanism's adaptation to obstacles and the quality of the generated leg endpoint trajectory. Experimental results validating the increased reachable ground clearance for the proposed linkage are provided. The second theme belongs to the field of rehabilitation. The developed mechanism is a fully passive orthosis able to generate correcting torques to the hip and knee joints of the leg. This behavior is obtained by relating the elongations of two springs to these articular rotations by the means of cables and non-circular pulleys. The synthesis of the pulley profiles, through an innovative graphical method, as well as initial experimental results are presented. This project has also yielded relevant contributions to the field of non-circular pulleys, with one mechanism developed to achieve static balancing of a pendulum, and another guiding a suspended platform through a pick-and-place trajectory.


identifier: Nemati, H. (2019). Virtual Machine Flow Analysis Using Host Kernel Tracing  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'infonuagique a beaucoup gagné en popularité car elle permet d'offrir des services à coût réduit, avec le modèle économique Pay-to-Use, un stockage illimité avec les systèmes de stockage distribué, et une grande puissance de calcul grâce à l'accès direct au matériel. La technologie de virtualisation permet de partager un serveur physique entre plusieurs environnements virtualisés isolés, en déployant une couche logicielle (Hyperviseur) au-dessus du matériel. En conséquence, les environnements isolés peuvent fonctionner avec des systèmes d'exploitation et des applications différentes, sans interférence mutuelle. La croissance du nombre d'utilisateurs des services infonuagiques et la démocratisation de la technologie de virtualisation présentent un nouveau défi pour les fournisseurs de services infonuagiques. Fournir une bonne qualité de service et une haute disponibilité est une exigence principale pour l'infonuagique. La raison de la dégradation des performances d'une machine virtuelle peut être nombreuses. a Activité intense d'une application à l'intérieur de la machine virtuelle. b Conflits avec d'autres applications à l'intérieur de la machine même virtuelle. c Conflits avec d'autres machines virtuelles qui roulent sur la même machine physique. d Échecs de la plateforme infonuagique. Les deux premiers cas peuvent être gérés par le propriétaire de la machine virtuelle et les autres cas doivent être résolus par le fournisseur de l'infrastructure infonuagique. Ces infrastructures sont généralement très complexes et peuvent contenir différentes couches de virtualisation. Il est donc nécessaire d'avoir un outil d'analyse à faible surcoût pour détecter ces types de problèmes. Dans cette thèse, nous présentons une méthode précise permettant de récupérer le flux d'exécution des environnements virtualisés à partir de la machine hôte, quel que soit le niveau de la virtualisation. Pour éviter des problèmes de sécurité, faciliter le déploiement et minimiser le surcoût, notre méthode limite la collecte de données au niveau de l'hyperviseur. Pour analyser le comportement des machines virtuelles, nous utilisons un outil de traçage léger appelé Linux Trace Toolkit Next Generation (LTTng) [1]. LTTng est capable d'effectuer un traçage à haut débit et à faible surcoût, grâce aux mécanismes de synchronisation sans verrous utilisés pour mettre à jour le contenu des tampons de traçage.  ABSTRACT: Cloud computing has gained popularity as it offers services at lower cost, with Pay-per-Use model, unlimited storage, with distributed storage, and flexible computational power, with direct hardware access. Virtualization technology allows to share a physical server, between several isolated virtualized environments, by deploying an hypervisor layer on top of hardware. As a result, each isolated environment can run with its OS and application without mutual interference. With the growth of cloud usage, and the use of virtualization, performance understanding and debugging are becoming a serious challenge for Cloud providers. Offering a better QoS and high availability are expected to be salient features of cloud computing. Nonetheless, possible reasons behind performance degradation in VMs are numerous. a) Heavy load of an application inside the VM. b) Contention with other applications inside the VM. c) Contention with other co-located VMs. d) Cloud platform failures. The first two cases can be managed by the VM owner, while the other cases need to be solved by the infrastructure provider. One key requirement for such a complex environment, with different virtualization layers, is a precise low overhead analysis tool. In this thesis, we present a host-based, precise method to recover the execution flow of virtualized environments, regardless of the level of nested virtualization. To avoid security issues, ease deployment and reduce execution overhead, our method limits its data collection to the hypervisor level. In order to analyse the behavior of each VM, we use a lightweight tracing tool called the Linux Trace Toolkit Next Generation (LTTng) [1]. LTTng is optimised for high throughput tracing with low overhead, thanks to its lock-free synchronization mechanisms used to update the trace buffer content.


identifier: Chouinard, U. (2019). On the Mitigation of Late Stage Redesign in Mechatronics Using Integrated Approaches  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les systèmes mécatronique combinent des éléments issus du génie mécanique, électrique, contrôle et logiciel. Due à la nature multi-domaine de ces systèmes, il est nécessaire de s'assurer d'un processus de conception optimal afin de réduire le temps et le cout de développement. De ce fait, cette thèse s'intéresse aux boucles de re-conception tard durant le processus de développement. Ces boucles peuvent être causé entre autres par des interactions négatives qui affectent la performance et l'intégration des composantes et sous-systèmes et l'incertitude dans les paramètres du système. Premièrement, cette thèse propose une nouvelle méthode de modélisation qui permet d'identifier et d'évaluer les dépendances durant les phases initiales de conception. Cette méthode est ensuite utilisée dans la création d'un index qui permet de représenter le niveau total de dépendances négative du système. L'index est ensuite utilisé dans l'évaluation multicritère, ce qui permet de choisir des systèmes étant plus faciles à concevoir. Finalement, une méthode de modélisation qui permet de considérer de façon concurrente les dépendance positive et négative est présenté. Par la suite, cette thèse propose d'utiliser les nombres flous afin de traiter l'incertitude des paramètres. En premier lieu, la thèse montre que les nombres flous peuvent être utilisé afin de simuler le comportement d'un système mécatronique sujet à de l'incertitude. De plus, une méthode de conception utilisant la simulation floue est proposée afin de concevoir les systèmes mécatronique de façon robuste. De plus, les nombres floues permettent de déterminer la stabilité du système, ce qui permet le développement d'une méthodologie de conception robuste totalement intégré, qui considère à la fois l'aspect physique et contrôle du système.  ABSTRACT: Mechatronic systems are highly integrated devices, with elements from mechanical, electrical, software and control engineering. It is thus necessary to ensure a streamlined design process to reduce development time and cost. Consequently, this thesis researches on the issue of late stages redesigns in mechatronics. The late stages redesigns may occur due to problems while integrating the different components and subsystems. Two causes of these redesigns are unpredicted negative interactions between the elements of the system, and inadequate performance due to uncertainties. To deal with the issue of negative interactions, this thesis first suggests a modeling method that enables to identify and assess negative dependencies early during the design process. It is shown that the modeling method can be efficiently used to detect dependencies that would be detrimental to the system's performance and which may require more design effort. Then, based on this modeling method, an index representing the total level of negative dependencies present within the system is proposed. The index is shown to be able to predict decrease of performance due to the negative dependencies and can thus be used as a valuable criterion during decision making. Finally, a modeling method to handle concurrently positive and negative dependencies is suggested. This modeling method is shown to have an impact on the currently existing complexity metrics and should thus allow to better represent the reality of the design. Furthermore, to deal with the issue of uncertainties affecting the performance of the system, this thesis proposes a design methodology using fuzzy numbers. First, it is shown that fuzzy numbers can be used to model and simulate the uncertain behavior of mechatronic systems while being computationally efficient. Then a robust design methodology is presented and shown to be effective in optimizing a mechatronic system while reducing the uncertainties in the performance. Furthermore, based on the use of fuzzy numbers in the modeling of the mechatronic system, it is shown that it is possible to determine the stability of the device under uncertainties. Finally, a fully integrated robust design methodology is presented, which consider both control and design parameters selection, and which can be used to mitigate late stages redesigns due to improper performance. In sum, this thesis investigates and suggests multiple integrated design solutions to mitigate late stages redesigns in the mechatronic design process.


identifier: Rastegar Talzali, S. (2019). Biomechanical Modeling of Transforaminal Lumbar Interbody Fusion: A Comparative Assessment of Segmental Lumbar Lordosis and Risk of Cage Subsidence With Different Cage Heights and Placements  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les affections pathologiques du rachis lombaire telles que les discopathies dégénératives, les spondylolisthésis ou les hernies discales récurrentes sont connues pour produire des douleurs lombaires et peuvent nécessiter une instrumentation et fusion du rachis dans les cas les plus sévères. La fusion lombaire à l'aide d'un implant intersomatique par voie transforaminale (transforaminal lumbar interbody fusion ou TLIF) est une technique chirurgicale visant à restaurer la hauteur du corps intervertébral, la lordose lombaire segmentaire (SLL), et à accroître la stabilité de la colonne lombaire. La procédure standard implique l'ablation du noyau pulpeux (NP) et d'une partie de l'anneau de cartilage fibreux (AF), suivie de la décompression du segment et de l'insertion d'une cage intersomatique dans l'espace intervertébral par une approche médiolatérale. L'instrumentation postérieure vise en outre à stabiliser et permettre une fusion solide du segment rachidien. L'une des défaillances mécaniques du TLIF, qui menace le succès de la fusion, est l'affaissement des vertèbres au niveau de la cage et la perte associée de la hauteur du corps vertébral, avec une incidence rapportée entre 8.6 % et 38.1 %. Cet affaissement survient lorsqu'un plateau du corps vertébral ne peut résister aux forces transférées à l'interface plateau vertébral/cage. Bien que des études cliniques, des études expérimentales sur cadavres et des analyses numériques aient été réalisées sur l'utilisation de différentes formes, dimensions, configurations et hauteurs de cage, le rôle des paramètres essentiels de la cage, à savoir sa hauteur et sa position, en lien avec le risque de l'affaissement des plateaux vertébraux n'est pas entièrement compris biomécaniquement. L'objectif de ce mémoire était de comparer biomécaniquement les variations angulaires de lordose segmentaire et les risques d'affaissement en utilisant des cages intersomatiques pour différentes hauteurs et positions de cage, ainsi que pour différentes qualités de l'os. Pour répondre à l'objectif susmentionné, un modèle détaillé par éléments finis (MEF) de l'unité fonctionnelle L4-L5 a été créé sur la base du modèle SM2S (Spine Model for Safety and Surgery), précédemment développé et validé. Ce MEF est basé sur les images tomodensitométriques (épaisseur de coupe de 0.6 mm) d'un homme asymptomatique du 50e percentile. Le MEF comprend les os trabéculaires et corticaux du corps vertébral et des arcs postérieurs, le disque intervertébral, les facettes articulaires et sept ligaments. Le maillage du MEF a été réalisé et vérifié grâce à une étude de convergence et les propriétés des matériaux ont été adaptées de la littérature.  ABSTRACT: Pathological conditions such as degenerative disc disease, spondylolisthesis, or recurrent disc herniation are known to produce back pain and may be indications for a lumbar spinal fusion for disabling low back conditions that were unsuccessfully improved with non-surgical treatments. Transforaminal lumbar interbody fusion (TLIF) is a surgical technique to restore the intervertebral body height, the segmental lumbar lordosis (SLL), and to add stability to the lumbar spine. The standard procedure involves the removal of the nucleus pulposus (NP) and a portion of the annulus fibrosus (AF), followed by decompression of the segment and insertion of the interbody cage into the intervertebral disc space through a mediolateral approach. Posterior instrumentation additionally aims to achieve a solid fusion at the spinal segment. Cage subsidence is one of the mechanical failures of TLIF which threatens the success of the spine fusion with a reported incidence between 8.6% and 38.1%. Cage subsidence is a situation where an endplate fails to withstand the transferred loads at the endplate-cage interface resulting in the loss of the intervertebral body height. Although clinical studies, cadaveric experimental investigations, and numerical analyses have investigated the use of different cage shapes, dimensions, configurations, and heights, the role of essential cage parameters, namely the height of cage and its placement strategy, in the risk of cage subsidence are not fully biomechanically understood. The objective of this project was to biomechanically assess the resulting SLL and stresses at the endplate-cage interface with the change of the cage height, its placement strategy, and the bone quality. To address the aforementioned objective, a detailed finite element model (FEM) of the L4-L5 functional unit was created based on the previously developed and validated Spine Model for Safety and Surgery (SM2S) FEM. The FEM of the L4-L5 functional unit is based on the CT-scan images (0.6 mm slice thickness) of a 50th percentile asymptomatic man. The FEM includes trabecular and cortical bones of the vertebral body and of the posterior processes, the intervertebral disc, the facet joints, and seven ligaments. The FEM was properly meshed and refined through a convergence study and material properties were adapted from the literature. Osteoporosis was modeled by reducing the Young's modulus of the cortical and trabecular bones by 33% and 66%, respectively.


identifier: Benoit, D. (2019). Biomechanical Simulator for the Surgical Correction of Sagittal Balance in Adult Spinal Deformity  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Pour maintenir une posture érigée minimisant les dépenses énergétiques, l'alignement de la colonne vertébrale dans le plan sagittal est d'une grande importance. Dans le contexte des déformations de la colonne vertébrale chez l'adulte, un mauvais alignement dans le plan sagittal demande une dépense énergétique plus élevée et est associé à la douleur et à une perte de fonction. Le maintien d'une posture érigée dans de telles conditions implique une activation accrue des muscles du tronc et l'utilisation de mécanismes compensatoires pour contrebalancer le débalancement antérieur du haut du corps. L'instrumentation chirurgicale est indiquée chez les patients souffrant de grandes douleurs et de handicaps lorsque les traitements non chirurgicaux ne sont plus suffisants. Cette procédure consiste à insérer des vis dans les pédicules des vertèbres et à redresser la colonne vertébrale à l'aide de tiges métalliques, ce qui conduit à la fusion permanente de la colonne vertébrale. Pour la correction de déformations importantes et manquant de flexibilité dans le plan sagittal, l'ostéotomie de soustraction pédiculaire (OSP) est une procédure souvent utilisée pour rétablir le profil sagittal normal de la colonne lombaire. Cette technique implique la résection des éléments postérieurs de la vertèbre ainsi qu'un coin d'os dans le corps vertébral pour créer une forte angulation de la colonne vertébrale. C'est une procédure très exigeante en raison des risques de complications mécaniques. De nombreux facteurs de risque ayant une incidence sur les taux de complications mécaniques après une instrumentation chirurgicale avec OSP ont été identifiés dans le cadre d'études cliniques. Les patients ayant eu des complications mécaniques avaient reçu une correction significativement plus grande de l'axe vertical sagittal, un cintrage plus grand des tiges dans le plan sagittal et une ostéotomie réalisée à un niveau plus caudal. Il a également été démontré que jusqu'à 40% des patients gardaient un alignement sagittal antérieur après une chirurgie avec OSP et qu'un alignement sagittal non neutre était associé à des taux plus élevés de révision chirurgicale. Même si des objectifs chirurgicaux globaux ont été définis avec la classification SRS-Schwab pour la correction du déséquilibre sagittal, la stratégie chirurgicale optimale spécifique au patient reste mal définie. En outre, malgré les études cliniques et biomécaniques, les relations entre les contraintes mécaniques dans l'instrumentation et les différents paramètres de correction dans le plan sagittal (degré de correction sagittale par variation de l'angle de l'OSP et de l'angle de cintrage des tiges, niveau vertébral de l'OSP et nombre de tiges) sont encore mal comprises. Les connaissances biomécaniques sur les facteurs de risque et leurs effets sur les complications mécaniques liées aux OSP telles que le bris des tiges sont encore limitées et une meilleure compréhension de l'impact biomécanique des OSP pourrait être un excellent outil pour aider les chirurgiens dans leur planification préopératoire de la correction du déséquilibre sagittal.  ABSTRACT: To maintain an erect posture minimizing energy expenditure, the alignment of the spine in the sagittal plane is of great importance. In adult spine deformity (ASD), sagittal misalignment requires higher energy expenditure and is associated with pain and loss of function. Maintaining an erect posture in such conditions involves increased trunk muscles activation and the use of compensatory mechanisms to counter balance the shift of the upper body. Surgical instrumentation is indicated for patients with high pain and disabilities when non-surgical treatments are not sufficient. This procedure consists in inserting screws in the pedicles of the vertebrae and straightening the spine with metal rods connected to the pedicle screws, leading subsequently to the permanent fusion of the spine. For the correction of large and rigid deformities in the sagittal plane, pedicle subtraction osteotomy (PSO) is a procedure used to restore normal sagittal profile of the lumbar spine. This technique involves a wedge-shaped resection of the vertebral body along with all posterior elements of the vertebra to locally increase the lumbar lordosis. It is a highly demanding procedure due to the risks of mechanical complications. Patients with mechanical complications after PSO had a significantly greater correction of the sagittal vertical axis, higher sagittal contour of the rods, and osteotomy performed at a more caudal level. It was also reported that up to 40% of patients kept an anterior sagittal alignment after surgery with PSO and a non-neutral sagittal alignment is associated with higher rates of revision surgery. Even though global surgical objectives have been defined through the SRS-Schwab ASD classification for the correction of sagittal imbalance, patient-specific optimal surgical strategy is still poorly defined. Also, despite clinical and biomechanical investigations, relations between stresses in the instrumentation and different sagittal correction parameters (amount of sagittal correction through varying PSO wedge angle and rod sagittal contouring angle, vertebral level of the PSO and number of rods) is still not well understood. Biomechanical knowledge of the reported risk factors and their effects on mechanical complications related to PSO such as rod breakage are still limited and a better understanding of the PSO's biomechanical impact could be a great tool to assist surgeons in their preoperative planning of sagittal imbalance correction. Therefore, this project aims to address the following research question: « How do PSO resection angle, rod curvature, vertebral level of the PSO, and number of rods biomechanically impact the correction of sagittal balance and loads in the construct, and how should they be adjusted to reduce the risks of mechanical failure in adult spinal deformity?


identifier: Jean, S. (2019). Méthodologie pour l'évaluation économique et environnementale du bioraffinage incluant l'utilisation de la biomasse perturbée  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'accroissement continu des émissions de gaz à effet de serre (GES) augmente significativement les perturbations naturelles des forêts (feux, insectes, etc.). Cette problématique est majeure puisque les forêts captent et emmagasinent une grande partie du carbone biogénique terrestre. Ainsi, avec un secteur des produits forestiers en déclin, l'utilisation de la forêt perturbée pour la production de biocarburant semble être une belle opportunité de bioéconomie pour le Canada. Celle-ci est d'autant plus intéressante pour les régions éloignées où les effets du réchauffement climatique seront plus importants, la ressource forestière est encore sous-exploitée et les bénéfices sociaux créés avec la bioéconomie seront considérables pour les communautés.  ABSTRACT: Continuous increases in greenhouse gas (GHG) emissions is expected to increase natural forest disturbances (fires, insects, etc.). This is a major issue, since forests capture and store an important part of terrestrial biogenic carbon. Thus, with a declining forest products sector, the use of disturbed forest for biofuel production is potentially a bio-economy opportunity for Canada. This is all the more interesting for remote regions where the effects of global warming will be greater, the forest resource is under-exploited and the social benefits created by the bio-economy will be considerable.