identifier: Iuliani, L. (2016). Measures of Critical Infrastructure Vulnerability to Destructive Events  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les infrastructures critiques sont les actifs physiques qui fournissent aux sociétés modernes les services et besoins nécessaires pour le bon fonctionnement d'activités sociales et économiques essentielles. L'importance de ces infrastructures complexes est largement reconnue et la nécessité de protéger ces réseaux contre des événements destructifs—intentionnels ou accidentels—attire l'attention de plusieurs chercheurs et experts en sécurité. Il est également bien reconnu que le coût et les efforts associés à la protection totale représentent un énorme défi. La société réalisera son plus grand retour sur investissement en identifiant, en priorisant et en protégeant stratégiquement les actifs les plus vulnérables de son portefeuille d'infrastructures. Cela implique la nécessité d'une méthodologie de sélection permettant de cibler les actifs les plus cruciaux et de mesurer efficacement la vulnérabilité globale d'un réseau donné, ce qui nous permettra d'évaluer les niveaux de risque actuels et d'évaluer les améliorations techniques proposés. Le travail à suivre tente de mesurer la robustesse des systèmes d'infrastructures critiques en utilisant une approche basée sur les conséquences, évaluant la fonctionnalité de ces réseaux suite à la survenance d'un événement destructeur. Pour ce faire, des applications empiriques de deux approches différentes—une première utilisant la méthodologie fondée sur la théorie des réseaux et une deuxième méthodologie, proposé pour la première fois, fondée sur l'entropie—ont été réalisées sur les réseaux de transport d'électricité des quatre plus grandes provinces canadiennes en utilisant l'information disponible dans le domaine public. Notre enquête sur les similitudes entre ces deux méthodologies distinctes n'a fourni aucune similarité définitive lors de la comparaison de la vulnérabilité des provinces, mesurée selon les différentes approches, mais a éclairée des avenues prometteuses pour de la recherche future.  ABSTRACT: Critical infrastructure systems are the physical assets that provide modern societies with the fundamental resources required to conduct essential economic and social operations, from power and electricity to drinking water and telecommunications. The crucial importance of these vast, complex and ubiquitous infrastructures is widely acknowledged and as such, the necessity to protect these networks from destructive events—both intentional and accidental—has garnered the attention of researchers and security experts alike. Similarly, it is also well recognized that the cost and effort associated with total protection presents an enormous challenge. Society will achieve its greatest return on investment by correctly identifying, prioritizing and protecting the most vulnerable assets in its infrastructure portfolio. This implies the need for a screening methodology by which we can target the most crucial assets, and effective metrics with which to gauge the vulnerability of a given network as a whole, allowing us to assess risk levels and evaluate proposed or completed engineering changes. The following work studies the robustness of critical infrastructure systems using a consequence-based framework, assessing the functionality of networks conditional on some destructive event having taken place. In order to do so, empirical applications of two different approaches—the network theory-based methodology and a novel entropy-based methodology—were carried out on the electrical transmission networks of the four largest Canadian provinces, using information available in the public domain. Our attempt to investigate the similarities between the separate methodologies failed to provide any meaningful consistencies when comparing provinces' robustness according to the different grading schemes, but did provide promising avenues for future research.


identifier: Kianpour, M. (2017). Dynamic Prediction of Traffic Conditions Using Streaming Data and Bayesian Approach  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: La diffusion des données peut être définie par son volume remarquable, la génération de vitesse, la richesse de l'information et la diversité de l'information. Aujourd'hui, de grandes quantités de données, produites par de nombreuses sources nouvelles, peuvent être classées dans ce type de données. Des domaines tels que le transport et l'ingénierie du trafic peuvent bénéficier de ces ensembles de données. L'utilisation de diffusion de données pour créer de nouvelles méthodes de modélisation des comportements de déplacement peut être utile de trois manières. Tout d'abord, cela peut réduire le temps requis et le coût de collecte de données suffisantes avec les méthodes conventionnelles. Deuxièmement, cela peut augmenter le niveau de précision des modèles proposés et les simulations mises en oeuvre. De plus la diffusion de données peut réduire la dépendance à l'égard des données traditionnelles.  ABSTRACT: Streaming data can be defined by its remarkable volume, generation of speed, richness of information, and diversity of information. Today, large volumes of data, produced by many new sources, can be classified as this type of data. Domains such as transportation and traffic engineering can benefit from these datasets. Using streaming data to create new methods of travel behaviour modelling can be helpful in three ways. First of all, it can reduce the required time and cost of collecting sufficient data from conventional methods. Secondly, it can increase the accuracy level of proposed models and implemented simulations. Finally, it can reduce dependency on traditional cross-sectional data.


identifier: Shakeri, M. (2016). Analysis of Sub-Cortical Morphology in Benign Epilepsy with Centrotemporal Spikes  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Au Canada, l'épilepsie affecte environ 5 à 8 enfants par 3222 âgés de 2 à 37 ans dans la population globale. Quinze à 47 % de ces enfants ont une épilepsie bénigne avec des pointes centrotemporelles (BECTS), ce qui fait de BECTS le syndrome épileptique focal de l'enfant bénin le plus fréquent. Initialement, BECTS était considéré comme bénin parmi les autres épilepsies car il était généralement rapporté que les capacités cognitives ont été préservées ou ramenées à la normale pendant la rémission. Cependant, certaines études ont trouvé des déficits cognitifs et comportementaux, qui peuvent bien persister même après la rémission. Compte tenu des différences neurocognitives chez les enfants atteints de BECTS et de témoins normaux, la question est de savoir si des variations morphométriques subtiles dans les structures cérébrales sont également présentes chez ces patients et si elles expliquent des variations dans les performence cognitifs. En fait, malgré les preuves accumulées d'une étiologie neurodéveloppementale dans le BECTS, peu est connu sur les altérations structurelles sous-jacentes. À cet égard, la proposition de méthodes avancées en neuroimagerie permettrait d'évaluer quantitativement les variations de la morphologie cérébrale associées à ce trouble neurologique. En outre, l'étude du développement morphologique du cerveau et sa relation avec la cognition peut aider à élucider la base neuroanatomique des déficits cognitifs. Le but de cette thèse est donc de fournir un ensemble d'outils pour analyser les variations morphologiques sous-corticales subtiles provoquées par différentes maladies, telles que l'épilepsie bénigne avec des pointes centrotemporelles. La méthodologie adoptée dans cette thèse a conduit à trois objectifs de recherche spécifiques. La première étape vise à développer un nouveau cadre automatisé pour segmenter les structures sous-corticales sur les images à resonance magnètique (IRM). La deuxième étape vise à concevoir une nouvelle approche basée sur la correspondance spectrale pour capturer précisément la variabilité de forme chez les sujets épileptiques. La troisième étape conduit à une analyse de la relation entre les changements morphologiques du cerveau et les indices cognitifs. La première contribution vise plus spécifiquement la segmentation automatique des structures sous-corticales dans un processus de co-recalage et de co-segmentation multi-atlas. Contrairement aux approches standards de segmentation multi-atlas, la méthode proposée obtient la segmentation finale en utilisant un recalage en fonction de la population, tandis que les connaissances à prior basés sur les réseaux neuronaux par convolution (CNNs) sont incorporées dans la formulation d'énergie en tant que représentation d'image discriminative. Ainsi, cette méthode exploite des représentations apprises plus sophistiquées pour conduire le processus de co-recalage. De plus, étant donné un ensemble de volumes cibles, la méthode proposée calcule les probabilités de segmentation individuellement, puis segmente tous les volumes simultanément. Par conséquent, le fardeau de fournir un sous-ensemble de vérité connue approprié pour effectuer la segmentation multi-atlas est évité. Des résultats prometteurs démontrent le potentiel de notre méthode sur deux ensembles de données, contenant des annotations de structures sous-corticales. L'importance des estimations fiables des annotations est également mise en évidence, ce qui motive l'utilisation de réseaux neuronaux profonds pour remplacer les annotations de vérité connue en co-recalage avec une perte de performance minimale. La deuxième contribution vise à saisir la variabilité de forme entre deux populations de surfaces en utilisant une analyse morphologique multijoints. La méthode proposée exploite la représentation spectrale pour établir des correspondances de surface, puisque l'appariement est plus simple dans le domaine spectral plutôt que dans l'espace euclidien conventionnel. Le cadre proposé intègre la concordance spectrale à courbure moyenne dans un plateforme d'analyse de formes sous-corticales multijoints. L'analyse expérimentale sur des données cliniques a montré que les différences de groupe extraites étaient similaires avec les résultats dans d'autres études cliniques, tandis que les sorties d'analyse de forme ont été créées d'une manière à réduire le temps de calcul. Enfin, la troisième contribution établit l'association entre les altérations morphologiques souscorticales chez les enfants atteints d'épilepsie bénigne et les indices cognitifs. Cette étude permet de détecter les changements du putamen et du noyau caudé chez les enfants atteints de BECTS gauche, droit ou bilatéral. De plus, l 'association des différences volumétriques structurelles et des différences de forme avec la cognition a été étudiée. Les résultats confirment les altérations de la forme du putamen et du noyau caudé chez les enfants atteints de BECTS. De plus, nos résultats suggèrent que la variation de la forme sous-corticale affecte les fonctions cognitives. Cette étude démontre que les altérations de la forme et leur relation avec la cognition dépendent du côté de la focalisation de l'épilepsie. Ce projet nous a permis d'étudier si de nouvelles méthodes permettraient de traiter automatiquement les informations de neuro-imagerie chez les enfants atteints de BECTS et de détecter des variations morphologiques subtiles dans leurs structures sous-corticales. De plus, les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse nous ont permis de conclure qu'il existe une association entre les variations morphologiques et la cognition par rapport au côté de la focalisation de la crise épileptique.  ABSTRACT: In Canada, epilepsy affects approximately 5 to 8 children per 3222 aged from 2 to 37 years in the overall population. Fifteen to 47% of these children have benign epilepsy with centrotemporal spikes (BECTS), making BECTS the most common benign childhood focal epileptic syndrome. Initially, BECTS was considered as benign among other epilepsies since it was generally reported that cognitive abilities were preserved or brought back to normal during remission. However, some studies have found cognitive and behavioral deficits, which may well persist even after remission. Given neurocognitive differences among children with BECTS and normal controls, the question is whether subtle morphometric variations in brain structures are also present in these patients, and whether they explain variations in cognitive indices. In fact, despite the accumulating evidence of a neurodevelopmental etiology in BECTS, little is known about underlying structural alterations. In this respect, proposing advanced neuroimaging methods will allow for quantitative assessment of variations in brain morphology associated with this neurological disorder. In addition, studying the brain morphological development and its relationship with cognition may help elucidate the neuroanatomical basis of cognitive deficits. Therefore, the focus of this thesis is to provide a set of tools for analyzing the subtle sub-cortical morphological alterations in different diseases, such as benign epilepsy with centrotemporal spikes. The methodology adopted in this thesis led to addressing three specific research objectives. The first step develops a new automated framework for segmenting subcortical structures on MR images. The second step designs a new approach based on spectral correspondence to precisely capture shape variability in epileptic individuals. The third step finds the association between brain morphological changes and cognitive indices. The first contribution aims more specifically at automatic segmentation of sub-cortical structures in a groupwise multi-atlas coregistration and cosegmentation process. Contrary to the standard multi-atlas segmentation approaches, the proposed method obtains the final segmentation using a population-wise registration, while Convolutional Neural Network (CNN)- based priors are incorporated in the energy formulation as a discriminative image representation. Thus, this method exploits more sophisticated learned representations to drive the coregistration process. Furthermore, given a set of target volumes the developed method computes the segmentation probabilities individually, and then segments all the volumes simultaneously. Therefore, the burden of providing an appropriate ground truth subset to perform multi-atlas segmentation is removed. Promising results demonstrate the potential of our method on two different datasets, containing annotations of sub-cortical structures. The importance of reliable label estimations is also highlighted, motivating the use of deep neural nets to replace ground truth annotations in coregistration with minimal loss in performance. The second contribution intends to capture shape variability between two population of surfaces using groupwise morphological analysis. The proposed method exploits spectral representation for establishing surface correspondences, since matching is simpler in the spectral domain rather than in the conventional Euclidean space. The designed framework integrates mean curvature-based spectral matching in to a groupwise subcortical shape analysis pipeline. Experimental analysis on real clinical dataset showed that the extracted group differences were in parallel with the findings in other clinical studies, while the shape analysis outputs were created in a computational efficient manner. Finally, the third contribution establishes the association between sub-cortical morphological alterations in children with benign epilepsy and cognitive indices. This study detects putamen and caudate changes in children with left, right, or bilateral BECTS to age and gender matched healthy individuals. In addition, the association of structural volumetric and shape differences with cognition is investigated. The findings confirm putamen and caudate shape alterations in children with BECTS. Also, our results suggest that variation in sub-cortical shape affects cognitive functions. More importantly, this study demonstrates that shape alterations and their relation with cognition depend on the side of epilepsy focus. This project enabled us to investigate whether new methods would allow to automatically process neuroimaging information from children afflicted with BECTS and detect subtle morphological variations in their sub-cortical structures. In addition, the results obtained in this thesis allowed us to conclude the existence of the association between morphological variations and cognition with respect to the side of seizure focus.


identifier: Vahidpour, M. (2016). Cure Rate Models  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

title: Cure Rate Models

abstract: RÉSUMÉ: Les modèles de survie avec taux de guérison ont une vaste gamme d'applications dans de nombreux domaines tels que la médecine et la santé publique, en particulier dans des études sur le cancer. Dans ces études, les chercheurs sont intéressés par le temps d'attente jusqu'à l'apparition d'un événement d'intérêt, ainsi qu'à la proportion des cas où cet événement ne survient jamais, qualifiée dans ce contexte de taux de guérison. D'une manière générale, il existe deux types de modèles pour l'estimation du taux de guérison. Le premier type est le modèle de mélange avec taux de guérison. Ce type de modèles suppose que l'ensemble de la population se compose de deux groupes d'individus : les individus susceptibles de subir l'événement d'intérêt et les individus non susceptibles de subir l'événement d'intérêt, ou immunisés. Le deuxième modèle est un modèle de non-mélange avec taux de guérison qui se base, par exemple, sur le nombre de cellules cancéreuses qui restent après le traitement. Ce mémoire conçoit et présente une revue des modèles de survie avec taux de guérison depuis les premières études jusqu'aux articles récents. Puisqu'il n'y a pas d'étude exhaustive des modèles de taux de guérison, ma mission se limitera au regroupement de tous les modèles dans une notation unique et cohérente. Les modèles de taux de guérison font partie de l'analyse de survie et incluent les cas de censure. Par conséquent, pour une analyse convenable des modèles de taux de guérison, une bonne connaissance de l'analyse de survie est nécessaire. Ainsi, au chapitre 2, les définitions relatives aux sujets censurés et tronqués sont données. En outre, les concepts et formulations de l'analyse de survie de base sont expliqués. Des modèles de survie courants, paramétriques, non paramétriques et semi-paramétriques sont également expliqués. Les chapitres 3 et 4 forment la partie principale de ce mémoire ; ils portent essentiellement sur l'explication des modèles de taux de guérison. Au chapitre 3, des tests préliminaires pour l'existence d'un taux de guérison sont expliqués. Les premiers travaux dans les modèles de mélange avec taux de guérison et certains modèles paramétriques et non paramétriques avec taux de guérison y sont discutés. L'un des modèles de non-mélange avec taux de guérison et deux modèles de mélange semi-paramétriques qui ont été adaptés des travaux plus récents dans les modèles avec taux de guérison sont expliqués au chapitre 4. Au chapitre 5, une étude de simulation a été effectuée pour chaque modèle introduit précédemment afin d'en tester la précision. Les méthodes des études de simulation sont les mêmes que celles utilisées dans les articles originaux. Au chapitre 6, les modèles avancés avec taux de guérison sont mis en oeuvre pour des bases de données de transplantation de moelle osseuse et les résultats sont discutés. Le chapitre 7 présente la conclusion de l'étude ainsi qu'un aperçu d'une future recherche.  ABSTRACT: Cure rate models have a broad range of application in many fields, such as medicine, public health, and especially in cancer studies. Researchers in these studies are interested in waiting time until occurrence of the event of interest, as well as the proportion of instances where the event never occurs, known in this case as the cure fraction. In general, there are two types of models for estimation of the cure fraction. The first one is the mixture cure rate model. This type of models assumes that the whole population is composed of two groups of subjects, susceptible subjects and insusceptible (or cured) subjects. The second model is non-mixture cure model, based on number of cancer cells which remain after treatment. This thesis devises and presents a review for cure rate models form early studies to recent articles. Since there is not a comprehensive review on cure rate models, my mission was to put all models together in a single and coherent notation. Cure rate models are a part of survival analysis and involve censored subjects. Therefore, analyses cure rate models a sufficient knowledge in survival analysis is required. In Chapter 2, the definitions of censored and truncated subjects are given. In addition, the basic concepts and formulations of survival analysis are explained. Some common parametric and non-parametric, and semi-parametric survival models are explained as well. Chapter 3 and Chapter 4 are the main body of this dissertation, and focus on explaining cure rate models. In Chapter 3, some preliminary tests for existence of cured fraction are described. Early works in mixture cure rate models and some parametric and nonparametric cure models are discussed. In Chapter 4 non-mixture cure rate models and two semi-parametric mixture cure rate models which are adopted from more recent works in cure models are explained. An extensive simulation study has been done for each model type and is discussed in Chapter 5. Simulation setup is the same as in original article and we were able to reproduce their results. In Chapter 6, advanced cure models are implemented for bone marrow transplantation dataset. Chapter 7 presents the conclusion of the study and an overview of future research.


identifier: Chtita, F. (2016). Processus proactif de gestion des réclamations basé sur l'approche de retour d'expérience  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les grands projets de construction sont compliqués à mener. Plusieurs choses peuvent déraper du plan fixé initialement, ce qui entraine des problèmes qui opposent les parties prenantes. Face aux conflits, les parties prenantes sont appelées à négocier afin de s'entendre à l'amiable, sinon une des parties émet une réclamation à une autorité pour faire reconnaitre un droit. Tous reconnaissent l'importance de bien gérer les réclamations, sinon elles engendreront de grandes pertes en termes de temps et d'argent. Ce projet de recherche s'inscrit dans le cadre de l'amélioration de la gestion des réclamations. Le diagnostic des processus chez notre partenaire industriel a révélé une problématique du long temps de traitement des documents constituant un dossier de réclamation. L'objectif principal de notre projet est donc le développement d'un processus de gestion des réclamations visant à réduire ce temps. Un état de l'art des travaux réalisés dans le domaine a été fait. Les lacunes détectées ont aidé à justifier le besoin de développer un processus de gestion des réclamations mettant en oeuvre une approche de retour d'expérience (REX). Le processus proposé permet ainsi au gestionnaire de détecter les réclamations précocement (au cours de l'exécution) en s'inspirant des réclamations passées. Ce qui lui permet d'entreprendre des actions pour les éviter ainsi qu'identifier des informations et documents utiles dans le cas où une réclamation sera officialisée. Ce qui facilite la gestion. Le processus proposé comporte des activités d'identification et de documentation de la réclamation au cours de l'exécution, ce qui incarne un caractère proactif. D'autre part, une approche REX basée sur deux sous-processus a été mise en oeuvre: (1) exploitation, en utilisant les connaissances tirées des réclamations passées pour identifier des nouvelles et s'inspirer au cours de l'analyse et la préparation du dossier de réclamation, (2) capitalisation, en identifiant et mettant de côté des informations, documents, astuces ou personnes qui ont été utiles pour le traitement d'un certain type de réclamation, afin d'inspirer les gestionnaires dans la gestion des réclamations similaires dans le futur. Par la suite le processus a été vérifié afin de valider son apport en plus d'en mesurer sa faisabilité au sein d'une firme de gestion de projet.  ABSTRACT: Large construction projects are complicated to carry on, several things can change under different circumstances during the procedure of the project, which leads to problems between the stakeholders. Confronted with the conflicts, stakeholders are prompt to negotiate in order to reach a friendly agreement, otherwise one of the parties issues a claim to an authority for the recognition of a right. Researchers have all emphasized the importance of a good claim management, otherwise large losses in terms of time and money will be generated. This research project is related to the improvement of claims management. The processes diagnosis in the industrial partner revealed the problematic behind the long processing time of a claim file document. The main objective of the present project is therefore to develop a claim management process with the purpose of reducing the processing time. A comprehensive literature review is performed and a state of art is presented, based on the detected deficiencies, a management process is developed and a feedback approach (REX) is implemented. The process allows the manager to early detect the claims (during the execution) based on past claims. This enables him to take actions to avoid claims and to identify useful informations and documents in the event where the claim will be formalized. Consequently, this will facilitate the management. The proposed process involves claim identification and documentation during the execution, that represents a proactive character. Also, a REX approach based on two sub-processes is implemented as follows: (1) exploitation, using the knowledge gained form past claims to identify new ones and be inspired during the analysis and the preparation of the claim file, (2) Capitalization, by identifying and setting aside informations, documents, tips or people who have been useful in processing a certain type of claim, in order to inspire managers in running similar claims in the future. Finally, the process has been verified to validate the contribution.


identifier: Farha, S. (2016). Open Innovation Practices in the Professional Services Industry  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'innovation ouverte (IO) est devenue un sujet très populaire tant dans la litérature que dans l'industrie. Les articles académiques ont proliféré, les chercheurs étudient de plus en plus l'IO, et le monde professionnel investit pour s'ouvrir davantage. L'intérêt dans l'IO est donc là et grandissant. D'un point de vue académique, la litérature sur le sujet a été jusqu'à présent surtout concentrée sur les secteurs manufacturier et technologique, avec moins d'accent sur les services. Grâce à un examen approfondi de la littérature, on observe une tendance croissante chez les auteurs pour mettre l'accent sur les services dans l'innovation ouverte, avec un nombre croissant d'études empiriques réalisées ces dernières années. Cependant, les entreprises de services professionnels (PSF, par exemple les services comptables, fiscaux, conseil, de négociation, et d'ingénierie) sont très légèrement couvertes jusqu'à présent. Les firmes de ce secteur à forte concentration de connaissance jouent un rôle important en tant qu'intégrateurs, intermédiaires et catalyseurs de l'innovation dans l'écosystème, les rendant théoriquement plus inclusifs et ouverts par nature. Cela en fait un domaine d'étude intéressant pour l'IO. Compte tenu de cette lacune importante, l'objectif de cette thèse est donc de mieux comprendre l'innovation ouverte dans les PSF, ses applications et ses effets sur la performance. Pour contribuer à combler cette lacune, un modèle conceptuel intégrant tous les éléments constitutifs de l'IO a été élaboré sur la base de la revue de la littérature. Ce modèle a ensuite été élargi pour tenir compte des particularités des services et des PSF en particulier. Cela a été réalisé grâce à une recherche exploratoire (20 entrevues) dans plusieurs firmes du secteur et certains de leurs clients au Canada. Le modèle révisé et les propositions d'hypothèses ont ensuite été testés à l'aide d'une enquête auprès d'une des plus importantes firmes de services professionnels au Canada (5 000 à 10 000 employés), récoltant 345 répondants. En parallèle, l'enquête a également été ouverte à un plus grand nombre d'entreprises du secteur afin de valider les résultats à l'externe, récoltant 55 autres réponses. Enfin, cinq leaders de l'industrie ont été interviewés afin d'obtenir leurs commentaires et leurs idées sur les résultats.  Les entrevues et observations sur place ont confirmé que les services professionnels appliquent plusieurs des pratiques ouvertes d'innovation mises de l'avant dans la théorie. Collaborer avec des partenaires extérieurs, acquérir des connaissances et des innovations en dehors des frontières de l'entreprise, partager ouvertement les connaissances et les innovations internes avec le public et les clients, sont toutes des activités clés que les services professionnels effectuent régulièrement. La nature de leur travail, très orientée vers la création de valeur par le biais des connaissances et du transfert à des clients, rend les PSF plus enclins à s'engager dans des pratiques d'IO. La recherche actuelle a prouvé que l'innovation ouverte est applicable dans les entreprises de services professionnels, avec certaines particularités. Le processus inbound (vers l'intérieur) est plus important que le processus outbound (vers l'extérieur), mais les pratiques d'IO ne sont pas toutes appliquées. Par exemple, les spin-ins, les spin-off d'innovations, et les fusions et acquisitions n'ont pas été jugés très importantes dans les pratiques d'IO des PSF. Les pratiques couplées d'IO sont également appliquées avec quelques particularités. Ils se révèlent être plus intenses dans l'innovation pour les clients, que pour celles axées sur l'interne de l'entreprise. Les dirigeants des entreprises sont plus ouverts à la collaboration externe, mais n'ont pas traduit cela en pratique : les employés trouvent qu'il n'y a pas suffisamment de temps à consacrer à l'innovation, et que les récompenses et des incitations nécessaires existent peu. Le partage des connaissances est essentiel, surtout lorsqu'il s'agit de projets clients externes. Les risques sont perçus comme très importants, en particulier ceux liés à la réputation des entreprises. Des pratiques solides sont mises en place pour les dissuader, en particulier les mesures informelles de protection de la propriété intellectuelle. Cette recherche démontre que les facteurs d'érosion ont une forte influence sur la nécessité d'accroître les pratiques d'IO, qui ont à leur tour un impact positif et significatif sur l'innovation et la performance financière des PSFs. Les résultats démontrent que cet impact est modéré par la culture organisationnelle et la gestion des risques. En général, ces résultats sont vrais à la fois pour la Firme ABC ainsi que pour le reste des entreprises sondées. L'échantillon externe semble cependant avoir une plus grande propension à l'ouverture et à la collaboration externe. Cela peut s'expliquer par le fait que la plupart des répondants de l'échantillon externe (79%) sont dans le Conseil, un sous-secteur généralement plus ouvert que les autres.  Le modèle conceptuel proposé, testé et validé à l'interne et à l'externe est donc la principale contribution théorique de cette recherche. La principale contribution pratique est de permettre aux gestionnaires dans les PSFs de comprendre où sont les principaux défis à résoudre pour permettre une plus grande ouverture. La recherche a toutefois ses limites, surtout en ce qui concerne le nombre limité d'entreprises qui sont représentées dans l'étude, ainsi que l'étendue des types de lignes de services couverts. Les recherches futures devraient se concentrer sur l'expansion de ces aspects, et de mieux comprendre les différences entre les lignes principales de services.  ABSTRACT: Open innovation (OI) has become a very popular topic both in academic and professional services. Peer-reviewed articles have proliferated, researchers have been increasingly studying OI, and the professional world has been investing in it. The interest is there and growing. From an academic perspective, most of the focus have thus far been on manufacturing and technology sectors, with less emphasis on services. Through an extensive review of the literature, a growing trend of focus on services in open innovation is observed, with an increasing amount of empirical studies conducted in recent years. However, professional services firms (PSFs e.g. accounting, tax, consulting, deals, and engineering services) are very lightly covered thus far. They play an important role as integrators, intermediaries and catalysts of innovation in the ecosystem, making them theoretically more inclusive and open by nature. This makes them an interesting field of study for OI. Given this important gap, the objective of this thesis is to better understand open innovation in PSFs, its applications and impacts on performance. To contribute in closing this gap, a conceptual model integrating all OI building blocks was developed based on the non-services literature review. This model was then expanded to account for the particularities of services and PSFs in particular. This was accomplished through another literature review and an exploratory research (20 interviews) in several PSFs and some of their clients in Canada. The revised model and propositions were then tested through a survey in one of the largest professional services firm in Canada (5,000-10,000 employees), with 345 respondents. In parallel, the survey was also opened to a larger set of companies in the sector to validate the findings externally, with another 55 external respondents. Finally, four leaders in the industry were interviewed to get their feedback and insights on the results. On site observations confirmed that professional services apply several of the open innovation practices brought forward in the theory. Collaborating with external partners, sourcing knowledge and innovations from outside the firm boundaries, sharing internal knowledge and innovations openly with the public and the customers all key activities that professional services conduct regularly. The nature of their work, very geared towards value creation through knowledge creation and transfer to clients in particular, makes PSFs more inclined to engage in open innovation practices. The current research proved that Open innovation is applicable in professional services firms, with certain particularities. Outside-in is more important than inside-out OI, but not all practices are applied. For instance, active spin-ins, spin-offs, and M&As were not found to be very important in PSFs OI practices. Coupled OI practices are also applied with some particularities. They are found to be more intense when innovating for clients, rather than internally for the firm. The firms' leaders are more open to external collaboration but have not translated this into allowing enough time to be spent on innovation, or in putting in place the rewards and incentives that are needed. Knowledge sharing is key, more so when it comes to external client projects then internal innovations. Risks are perceived as very important, especially the ones related to the firms' reputation. Strong practices are in place to deter these, especially informal IP protection ones. This research proves that erosion factors impact the need to increase open innovation practices, which in turn have positive and significant impact on the professional firms' innovation and financial performance. This impact is moderated by the organizational culture and risk management. In general, these findings are found to be true both for Firm ABC and for the rest of the companies. The external sample however seems to have a higher propensity to openness and external collaborations. This could be explained by the fact that most of the external sample respondents (79%) are in consulting, an area found to be in general more open than the other lines of services. The conceptual model suggested, tested and validated internally and externally, is therefore the main theoretical contribution of this research. The main practical contribution is allowing managers in professional services firm to understand where are the main areas of focus and investment needed to allow for more openness. The research has limitations, especially in terms of the limited number of companies that are represented in the study, as well as the breadth of the types of lines of services covered. Future research should focus on expanding this further, and understand more the differences between the main lines of services.


identifier: Hani, S. (2016). Cycle d'innovation des technologies en santé : l'implication des utilisateurs sous différents angles  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse par article tente de comprendre l'impact de l'innovation ouverte dans le processus de développement des innovations technologiques en santé, et plus particulièrement d'un aspect spécifique de l'innovation ouverte : l'implication des utilisateurs dans le développement. Malgré l'existence d'un consensus sur le bienfait des innovations technologiques en ce qui concerne la qualité des soins offerte, il est à noter que plusieurs enjeux sont liés au développement des ces innovations ainsi qu'à leur implantation et subséquente acceptation en milieu professionnel. Les dépenses en santé augmentent de façon significative dans le monde, une grande partie étant attribuée au développement des innovations technologiques en santé. Nous essayons dans ce travail de comprendre ce phénomène de développement afin de contribuer à son amélioration donc optimisation, et ainsi contribuer directement ou indirectement à une amélioration additionnelle de la qualité des soins fournis. Sur ces bases de contribution, des organisations internationales de certification (FDA & CE) conseillent des stratégies d'innovation ouverte à utiliser par les manufacturiers de technologies médicales dans des buts de certification et de commercialisation. En étudiant l'innovation ouverte adaptée à notre sujet et en tentant de contribuer à l'établissement d'un processus structuré d'implication des utilisateurs dans le développement des technologies, nous pensons que notre apport pourrait avoir un côté positif et établissons ainsi les trois objectifs de notre thèse. Le premier objectif vise à analyser l'opinion des manufacturiers quant à l'implication des utilisateurs dans le processus de développement des technologies médicales. Quelles sont les formes d'implication et les étapes de cette implication? Quel est l'impact perçu et les avantages potentiels? Quelles sont les contraintes et les limites de ces formes d'implication? Quelle est la définition de l'utilisateur à impliquer et quels sont les critères de recrutement? Le deuxième objectif vise à considérer cette même problématique mais en se positionnant du côté des utilisateurs réels des équipements médicaux, ceux qui assure l'usage quotidien des technologies : infirmier (ères), médecins etc.… Quel est leur point de vue concernant leur implication par les manufacturiers? Quels sont les impacts qu'ils perçoivent et les avantages qu'ils évaluent? Quelles sont les étapes d'implication qu'ils considèrent optimales et les méthodes de contribution? Quelles sont leurs appréhensions concernant les manufacturiers et leurs suggestions pour des améliorations du processus d'implication et de participation? Le troisième objectif vise à identifier l'impact des innovations technologiques en santé suivant une étude d'un cas spécifique, mais aussi et surtout à identifier les interactions entre les manufacturiers et les utilisateurs lors de l'implantation d'une technologie en milieu de santé, d'étudier la résistance à la technologie avec ses formes et impacts, et le rôle de l'innovation ouverte dans la réduction de cette résistance. L'étude sur le terrain examine le cycle d'innovation de la technologie en santé sur différentes étapes : son développement en examinant le point de vue des manufacturiers ensuite en examinant la perception des utilisateurs, et son implémentation en milieu de santé. Au total 29 organisations et 110 individus ont participé à cette recherche au caractère exploratoire centrée sur des données qualitatives ainsi que sur plusieurs méthodes de collecte de données permettant une triangulation, donc une augmentation dans la crédibilité des résultats obtenus : analyse de documents, observations, focus-groups, entrevues semi-structurées. Les principaux résultats ont été structurés en trois différents articles de thèse. Le premier article porte sur la perception des manufacturiers quant à l'implication des utilisateurs dans le processus de développement des technologies en santé. Cet article identifie les étapes préférentielles chez les manufacturiers où impliquer les utilisateurs dans le processus de développement, ceux-ci se positionnant surtout aux premiers niveaux de la chaîne de développement, soit à l'identification de l'idée et l'évaluation préliminaire. Les manufacturiers bien que souvent favorables à cette implication la regardent avec scepticisme vu l'ampleur des contraintes qu'ils pointent : contraintes d'organisation, financières, et de temps, et favorisent l'implication d'un certain type d'utilisateurs, les « lead-users » représentant selon eux le pouvoir commercial dans le domaine d'achat des technologies en santé (Administrateurs d'hôpitaux, médecins de réputation, etc…). L'innovation ouverte est difficile à appliquer dans certains cas et une maturité à ce niveau est encore requise ainsi que des efforts en adaptant les suggestions d'améliorations relevées dans notre article. Le deuxième article est centré sur la perception des utilisateurs sur le même sujet précédent, et nous remarquons une divergence d'opinion avec les manufacturiers sur plusieurs points, en commençant par la définition même des utilisateurs qui devraient être (selon les participants dans cet article) les utilisateurs quotidien et non pas les « lead-users ». De plus les étapes et formes d'implication doivent être reconsidérées pour permettre une participation au niveau de la conception et du développement, ainsi que l'habilité de siéger sur les comités R&D dans le but de transmettre le besoin exact du vrai utilisateur. Des suggestions sont aussi relevées afin de constituer la base d'un modèle standardisé d'implication des utilisateurs dans le développement des technologies en santé. Le troisième article suit le processus d'implantation d'une innovation technologique en santé au sein d'une institution de santé. Malgré l'impact positif prouvé de cette innovation dans l'amélioration de la qualité des soins administrés, un taux important de résistance à la technologie se fait remarquer de la part des utilisateurs. Une implication directe des administrateurs de l'hôpital et de la haute direction facilite l'intégration de l'innovation, ainsi qu'une participation active des utilisateurs dans la calibration de l'équipement, et dans les échanges avec les manufacturiers lors des améliorations apportées sur place, ce qui laisse suggérer l'importance de l'implication des utilisateurs dans le processus de développement initial pour une meilleure implémentation subséquente. Cette thèse présente plusieurs contributions : sur le plan théorique, les contributions principales portent sur la compréhension du processus d'innovation ouverte et l'implication des utilisateurs dans le développement des technologies en santé, plus particulièrement sur le processus de participation. Notre travail souligne les différentes perspectives des différentes parties prenantes et contribue à l'amélioration du processus d'implication des utilisateurs tout en réduisant la résistance à la technologie. Sur le plan méthodologique, notre stratégie de recherche originale et variée permet de saisir la complexité de la problématique au sein d'un même système de recherche. La démarche multiméthodique entreprise, surtout qualitative, permet une triangulation des résultats pour une meilleure crédibilité. Il n'est donc plus nécessaire de diviser plusieurs cas en plusieurs travaux de recherche en utilisant cette approche. Sur le plan pratique, les résultats peuvent être utilisés par les organisations de certification internationales pour établir les bases requises d'implication des utilisateurs, mais aussi et surtout par les manufacturiers afin de comprendre les attentes des utilisateurs et afin de faciliter l'implémentation de leurs technologies pour une réussite commerciale plus prometteuse. Mots-clés : Cycle d'innovation des technologies en santé, innovation ouverte, technologies médicales, implication des utilisateurs, résistance au changement.  ABSTRACT: Our thesis by articles aims at identifying the growing role of open innovation and more particularly End-user implication in the development processes of medical innovations. Despite the advantages of using MDT (Medical Device Technologies) in healthcare a number of concerns and limitations that can still be linked to Medical Device Development processes or to their subsequent implementation. A significant rise in worldwide healthcare expenses is directly linked to the development costs of healthcare innovation and research in this particular field. We are trying through our research to understand this development phenomenon in order to contribute to its improvement, upgrade and optimization. This contribution will justify the rise in financial expenses, support it, and in its own way contribute to better healthcare services. On these bases of improvement, international certification agencies (FDA & CE) have started to recommend open innovation to MDT manufacturers, and the involvement of end users in development processes in order to obtain the required certifications and permits to commercialize the technologies within specific territories (mainly North America and Europe). By focusing on open innovation adapted to MDT development, and by aiming at contributing to the improvement of end-user implication processes and the establishement of fixed and clear standards of participation, we have developed three objectives for our thesis which are the following : The first objective aims at understanding manufacturers' perspective regarding the involvement of end-users in the MDT development processes. What are the ways of implication and the levels of involvement? What is the perceived impact and what are the expected advantages? What are the concerns and disadvantages that restrain this invovlement? Who is the end-user considered and what are the criteria for his involvement? The second objective aims at considering the same above issue by from the different perspective, this time being that of the end-users themselves, focusing on the actual real daily users and operators of the technologies, mainly being the nurses, doctors etc… What is their opinion and level of satisfaction about their actual involvement? What is the impact they perceive and the advantages they expect? What are the preferred ways of involvement and levels of participation? How do they perceive manufacturers' willingness to allow them proper participation and what are the channels of communication? The third objective aims at identifying the impact of Healthcare Technologies on the quality of healthcare services by following a specific case study, at studying the interrelationships between manufacturers and end-users on the ground during such implementation, as well as studying resistance to technology in its forms, impacts and the role that open innovation can play in its reduction. Our study examines the lifecycle of healthcare technologies on different levels going from its development with an emphasis first on manufacturers perspectives, then an emphasis on end-users', followed by its implementation in a working healthcare environment. In total 29 organizations and 110 individuals are among the participants in our exploratory works. This exploratory research is mainly focused on qualitative data and multiple methods that would allow for triangulation and validation of results : document analysis, observations, focus-groups, semi-structured interviews. Our main results were structured in three different thesis articles. The first article covers manufacturers' perception about end-users' involvement in MDTD. It identifies the preferred areas and levels of involvement of end-users' in the eye of manufacturers, which mainly cover the preliminary development steps. It also shows that many manufacturers regard this phenomenon with skepticism due to the significance of the constraints and the important of the concerns they rise : financial, time, organization. Manufacturers prefer to involve what is called « lead-users » whom they regard as representative of the real purchasing power within organizations (Administrators, Medical Directors etc…). In some cases, it is difficult to proceed through open innovation and an extra level of maturity in that regard is required, taking into consideration to this end the suggestions and conclusions in our article. The second article focuses on the perception of end-users regarding this same implication, and it is obvious that the two perspectives is often conflicting at many of its levels. This starts with the same definition of an end-users whom according to participants here should include real operators that are in daily contact with the technologies and not « lead-users ». Furthermore, the levels and ways of involvement have to be reconsidered in order to allow a participation at the level of design and development, as well as the ability to participate in R&D committees in order to best translate the exact needs and requirements of the real users. Many suggestions are also noted in order to develop a standardized model of involving end-users in MDTD processes. The third article follows the implementation of a MDT in a working healthcare environment. The impact of this innovation proves to be advantageous in the improvement of healthcare delivered services, but a high level of resistance is observed from the users of the technology. A direct involvement of hospital administration and high hierarchy, as well as an active participation of the end-users un the equipments' calibration and in the communication with the manufacturer's representatives facilitate the acceptance of the technology reducing resistance. This lets us believe that including end-users since the early lifecycle of the MDT can have a substantial positive impact on the overall acceptation and commercial success. This thesis brings different types of contributions : at the theoretical level, the main contributions focus on open innovation and end-user involvement in the development of MDT. Our work underlines the different perspectives of different stakeholders involved in this process and contributes to the amelioration of the involvement of end-users processes as well as in the reducing of the resistance to technology phenomenon. Another contribution is at the level of the methodology. Our research strategy is rich and variated and allows us to aboard multiple subjects under the same research system. Our mutlimodal technique, mainly qualitative, allows us a triangulation of our results and an improvement in the validation of our conclusion giving them more credibility. It is not mandatory then to establish multiple research works to treat of the different subjects by using this approach. At the level of practical contributions, our results can be utilized mainly by inspection and certification agencies in order to establish the basis required for the involvement of end-users by manufacturers, but also by manufacturers for them to understand and consider users' concerns, expectations, communication in the aim of reducing resistance to technology, facilitating its acceptance and achieving commercial success. Keywords: Healthcare Technologies, Open innovation, End-User involvement, Resistance to change


identifier: Riahi, N. (2017). Production de peptides synthétiques et mise au point d'échafaudages moléculaires pour le génie tissulaire  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le développement de structures biomimétiques, notamment les hydrogels, a révolutionné le domaine des biomatériaux durant les dernières décennies. Les hydrogels ont été utilisé dans diverses applications comme la livraison de biomolécules thérapeutiques et de cellules mais aussi pour jouer le rôle de support de soutien pour la régénération d'un tissu endommagé. Plusieurs études ont démontré que l'utilisation des peptides synthétiques, tels que les peptides présentant le motif "coiled-coil", pour la réticulation des chaines polymériques, présente plusieurs avantages et plus particulièrement l'anticipation de la structure à partir de leur séquence primaire. En voulant se pencher sur la conception et le développement de structures tridimensionnelles à base des peptides Kcoil et Ecoil, peptides synthétiques fortement utilisés dans notre groupe de recherche, nous devions en premier lieu trouver une alternative à la synthèse chimique pour la production de ces peptides à moindre coût.  Une première étude portant sur le développement d'un procédé adéquat pour la production biologique de Kcoil a été réalisée en utilisant Escherichia coli. La fusion à plusieurs protéines (p.e. MBP, TRX, NusA, GST, KSI) a été testée et le meilleur niveau d'expression avait été enregistré avec la thiorédoxine (TRX). Le procédé de production et de purification développé a permis de récupérer 1.5 mg par litre de Kcoil pur. L'identité de la séquence peptidique et son affinité à son partenaire Ecoil ont été vérifiées par spectroscopie de masse et par un test basé sur la résonance plasmonique de surface (SPR), respectivement. Ces travaux de recherche ont été présentés lors de la conférence internationale "Protein Engineering Summit : PEGS Boston" en mai 2014 et ont été publiés dans le journal "Amino Acids" sous le titre "Soluble expression, purification and functional characterization of a coil peptide composed of a positively charged and hydrophobic motif".  La deuxième étude présentée dans ce manuscrit porte sur la conception et le développement d'hydrogels à base de dextrane. À cause de plusieurs problèmes d'ordre technique, l'utilisation de l'hétérodimère Kcoil/Ecoil a été remplacée par le trisodium trimétaphosphate (STMP) pour la réticulation du dextrane en un réseau tridimensionnel. Un ratio de Wdextrane :WSTMP de 3:1 a permis d'avoir un hydrogel transparent, stable, présentant une surface lisse et facilement manipulable. Étant donné que le dextrane a des propriétés anti-adhésives, le greffage du motif peptidique RGD était nécessaire pour la culture des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC). Une quantité minimale de RGD sur les chaines du dextrane (c.-à-d. 0.1% du total en polymère) a abouti à la formation d'un tissu cellulaire confluent après 3h d'inoculation. L'ajout du chlorure de sodium (WPolymère :WNaCl=1 :0.25) au mélange original et à la surface du gel a généré une structure poreuse favorisant l'échange métabolique et la migration cellulaire. L'analyse par microscopie de la culture des cellules "HUVEC" sur les gels poreux avait montré que ces dernières adhèrent rapidement, prolifèrent et migrent à l'intérieur de la matrice après une culture de 7 jours. Les résultats relatifs à ces travaux de recherche ont été résumés dans un article scientifique intitulé "Development of RGD functionalized dextran based hydrogels for cell delivery" et qui a été soumis pour publication dans le journal "Carbohydrate Polymers".  Une dernière étude a été réalisée sur l'identification de la méthode optimale pour la co-immobilisation d'un facteur de croissance et des résidus RGD sur les chaines de dextrane. La protéine doublement étiquetée en N-terminal Cys-Ecoil-EGF a été conçue au départ pour participer à la fois à la réticulation des chaines de dextrane et à l'immobilisation du facteur de croissance épidermique (EGF) dans le gel obtenu. La protéine était aussi active en solution que son contrôle (Ecoil-EGF). Cependant, le recrutement du récepteur de EGF était fortement influencé par la méthode de greffage (c.-à-d. via interaction Kcoil/Ecoil ou par couplage de thiols) de la protéine Cys-Ecoil-EGF sur la surface de la puce de SPR. Un essai cellulaire in vitro a été réalisé pour vérifier les résultats obtenus par SPR. Les cellules vasculaires musculaires lisses (VSMC) de rat ont été cultivées en présence de Cys-Ecoil-EGF immobilisé par couplage de thiols ou par interactions "coiled-coil" sur un revêtement de chondroitine sulfate. L'analyse de la densité de protéines immobilisées dans les deux cas de figure en utilisant une méthode d'analyse immuno-enzymatique (ELISA) a confirmé que l'immobilisation des protéines par interaction Kcoil/Ecoil est plus efficace pour préserver l'activité biologique de la protéine, ce qui est en accord avec le test de survie des VSMC. Les travaux présentés ici ont été résumés dans un manuscrit dont le titre est "Bioavailability of immobilized Epidermal Growth Factor : Covalent versus Non-Covalent Grafting" et qui a été soumis pour publication dans le journal "Biointerphases".  ABSTRACT: The development of biomimetic structures, especially hydrogels, has revolutionized the field of biomaterials in the recent decades. Hydrogels have been used in various applications such as delivery of therapeutic biomolecules and cells but also as a support for damaged tissue regeneration. Several studies have demonstrated that the use of de novo designed peptides, such as those presenting "coiled-coil" motif, for the crosslinking of polymers presents several advantages and more particularly the structure anticipation from their primary sequence. In order to study the design and development of three-dimensional structures based on the peptides Kcoil and Ecoil, synthetic peptides highly used in our research group, we first had to find an alternative to chemical synthesis for the lower cost production of these peptides.  A first study on the development of a suitable process for Kcoil biological production was carried out using Escherichia coli. Several fusion proteins (e.g. MBP, TRX, NusA, GST, KSI) were tested and the best expression level was noted with thioredoxin (TRX). The process of production and purification developed made it possible to recover 1.5 mg of pure Kcoil per liter of bacterial culture. The identity of the peptide sequence and its affinity to its Ecoil partner were verified by mass spectroscopy and surface plasmon resonance (SPR) based assay, respectively. This research was presented at the international conference "Protein Engineering Summit: PEGS Boston" in May 2014 and published in the journal "Amino Acids" in a scientific paper entitled "Soluble expression, purification and functional characterization of a coil peptide composed of a positively charged and hydrophobic motif ".  The second study presented in this manuscript concerns the design and development of dextran-based hydrogel. Due to several technical problems, the use of the Kcoil/Ecoil heterodimer has been replaced by trisodium trimetaphosphate (STMP) for the cross-linking of dextran in a three-dimensional network. A ratio Wdextran:WSTMP of 3:1 allow us to get a transparent and stable hydrogel, presenting a smooth surface and was easily to handle. Adhesive peptide motif (RGD) grafting, was required for the culture of Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVEC) because of the anti-adhesive dextran properties. A minimal amount of RGD on the dextran chains (ie, 0.1% of the total of polymer) resulted in the formation of a confluent cellular tissue after 3 h of inoculation. The addition of sodium chloride (WPolymer: WNaCl = 1: 0.25) to the original mixture and to the surface of the gel, generated a macroporous structure which promotes metabolic exchange and cell migration. Microscopic analysis showed that HUVEC cells adhere rapidly, proliferate and migrate within the matrix after a 7-day culture. The results of this research were summarized in a scientific article entitled "Development of RGD functionalized dextran based hydrogels for cell delivery" which was submitted for publication in the journal "Carbohydrate Polymers".  A final study was carried out on the identification of the optimal method for the co-immobilization of a growth factor with RGD residues on dextran chains. The double tagged Cys-Ecoil-EGF protein was originally designed to participate in both the crosslinking of dextran chains and the immobilization of epidermal growth factor (EGF) in the resulting hydrogel. The protein was active in solution as much as its control (Ecoil-EGF), however recruitment of the EGF receptor was strongly influenced by the grafting method (i.e. via Kcoil/Ecoil interaction or by thiol coupling strategy) of Cys-Ecoil-EGF protein on the surface of SPR chip. An in vitro cell assay was performed to verify the results obtained by SPR. Smooth muscle vascular cells (VSMC) of rat culture was performed in the presence of immobilized Cys-Ecoil-EGF protein by thiol coupling or by coiled-coil interactions on a chondroitin sulfate coating. Analysis of the density of immobilized proteins in both cases using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) method confirmed that protein immobilization by Kcoil/Ecoil interaction is more efficient in preserving protein biological activity, which agrees with the survival test of VSMC. The work presented here was summarized in a manuscript entitled "Bioavailability of immobilized Epidermal Growth Factor: Covalent versus Non-Covalent Grafting" which was submitted for publication in the journal "Biointerphases".


identifier: Dbira, H. (2017). Analyse mathématique, méthode de calcul de la gigue et applications aux réseaux Internet  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Internet, ces dernières années, sert de support de communication à un grand nombre d'applications. L'évolution des réseaux à haut débit ont facilité le progrès des applications multimédia comme la voix sur IP, la vidéo streaming ou la vidéo interactive en temps réel... La variation de la disponibilité des ressources du réseau ne peut pas garantir une bonne qualité à tout moment pour ces services. C'est dans ce contexte que les travaux de ce projet de doctorat s'inscrivent et précisément dans le cadre de l'optimisation de la qualité de service (QoS). Les mécanismes de contrôle de QoS sont variés. On retrouve le contrôle de délai, assuré par la stratégie d'ordonnancement des paquets. Le contrôle de débit, quant à lui, fait en sorte que le débit de la source soit égal à la bande passante disponible dans le réseau. Excepté que les applications vidéo, surtout en temps réel, sont très sensibles à la variation du délai, appelée la gigue. En effet, la qualité perçue par les clients des vidéos en ligne dépend étroitement de la gigue. Une augmentation de la gigue engendre principalement des problèmes de démarrage retardé de la vidéo, des interruptions au cours de la vidéo et des distorsions de la résolution. L'objectif de cette thèse est d'étudier le paramètre de la gigue, qui demeure peu étudiée dans la littérature sur les réseaux IP, ainsi que d'envisager l'impact de l'augmentation de ce paramètre sur la vidéo transmise sur IP, l'une des applications les plus populaires de nos jours. Toutefois, au-delà des difficultés de la modélisation du trafic et du réseau, cet objectif majeur pose de nombreuses problématiques. Comment calculer la gigue analytiquement pour un trafic modélisé par des distributions généralisées au niveau paquet ? Est-ce que les modèles proposés sont suffisamment simples et faciles à calculer ? Comment intégrer ces nouvelles formalisations pour le contrôle des performances ? Comment l'estimation analytique peut- elle minimiser le trafic des paquets de contrôle des connexions vidéo? Nous explorons tout d'abord le calcul de la gigue dans des files d'attente avec des trafics autres que le trafic Poisson. Ce dernier est largement utilisé pour modéliser le trafic sur Internet étant donnée sa simplicité en échange de la imprécision. L'idée pour le calcul de la gigue est d'utiliser, d'une part la même formule que le cas du Poisson mais en intégrant d'autres distributions, et d'autre part des approximations et des hypothèses quand la caractérisation analytique du temps de transit n'est pas possible. Nous adoptons la simulation pour valider les modèles approximatifs. L'ensemble de simulations montre que la gigue moyenne calculée par notre modèle et celle obtenue par simulation coïncident avec des intervalles de confiance adéquats. De plus, le temps de calcul estimé pour évaluer la gigue est minime, ce qui facilite l'utilisation des formules proposées dans des outils de contrôle et en optimisation.  ABSTRACT: In recent years, we have witnessed the huge use of the Internet Protocol for delivering multimedia trafic. Developments in broadband networks led the progress in multimedia applications such as voice over IP, video streaming or real-time videos. However, the stochastic nature of the networks, in particular mobile networks, make it difficult to maintain a good quality at all times. The research of this PhD thesis deals with the improvement of the quality of service (QoS) for this kind of applications. Current network protocols provide multiple QoS control mechanism. Congestion control and transmission delay optimization are provided by packet scheduling strategies and bandwidth planning. Moreover, flow control adjusts the mismatch between the video server rate and the receiver available bandwidth. Nevertheless, video applications, in particular interactive videos, are very sensitive to delay variation, commonly called jitter. Indeed, the customers' perceived video quality depends on it. A jitter increase may cause a large video start-up delay, video interruptions and a decrease of image quality. The main objective of this thesis is the study of jitter, which is not much studied in the IP literature. We also examine the impact of the increase of this parameter on video transmission. However, beyond the difficulties of modeling traffic and network, this major objective raises many other issues. How to calculate jitter analytically for traffic models with general distributions? Are the proposed models sufficiently simple and easy to calculate? How to integrate these new formalizations into performance monitoring? How can the analytical estimate minimize the traffic control packets exchange for each video connection? We first explore the jitter calculation in queues with traffic other than Poisson traffic, that was widely used to model Internet traffic because of its simplicity. The idea is to compute jitter with the same formula for the Poisson traffic case, but with other distributions. For this, we need some approximations and assumptions when the analytical characterization of the transit time is not possible. We adopt simulations to validate the approximate models. The set of simulations shows that the average jitter calculated by our model and by simulation coincide within an appropriate confidence intervals. Moreover, the execution time to evaluate jitter is small, which facilitates the use of the proposed formulas in control tools and in optimization models. We then study the possibility of exploiting this analytical results to control jitter buffers, an important component in the video transmission. We find that it is possible to evaluate its performances analytically by estimating jitter inside this type of buffer.


identifier: Sok, A. (2017). Électrodéposition de couches minces de phosphure de zinc pour les applications solaires photovoltaïques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les besoins mondiaux en électricité et en particulier les besoins en électricité photovoltaïque vont énormément croître jusqu'en 2050. Aujourd'hui la production de modules PV reste essentiellement basée sur le silicium cristallin et les couches minces. Or, le phosphure de zinc possède de bonnes propriétés pour constituer un panneau photovoltaïque à couches minces : une bande interdite à structure de bande directe et dont la valeur (1,5eV) est située dans la région optimale d'absorption du spectre solaire, ses constituants sont non toxiques et sont aussi très abondants sur terre. De plus, sa préparation par électrodéposition qui est une technique simple et reproductible à grande échelle constituerait un pas important vers sa plus grande commercialisation. Les travaux disponibles dans la littérature présentant l'électrodéposition de phosphure de zinc sont peu nombreux et ne conduisent à des dépôts ne contenant que du zinc mais pas de phosphore. Ce travail de recherche avait pour objectif l'étude de l'électrodéposition du phosphure de zinc et l'optimisation de ses conditions expérimentales d'électrodéposition. Cette étude s'est effectuée en milieu aqueux et basique, à partir de précurseurs de zinc et de phosphore et d'un additif : la glycine. Dans cette approche il a été considéré que la formation de Zn_3 P_2 procède par co-électrodéposition de Zn et de P suivie d'une réaction chimique entre les deux espèces. Dans un premier temps, nous avons étudié l'aspect théorique de l'électrodéposition du phosphure de zinc. Nous nous sommes intéressés à la stabilité thermodynamique du Zn_3 P_2 en établissant le diagramme de Pourbaix du système Zn-P-Glycine-H_2 O à l'aide du logiciel FACTSAGE pour différentes valeurs du ratio ([Zn])⁄(([Zn]+[P])) et pour différentes concentrations en glycine. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'électrodéposition du phosphure de zinc à partir de précurseurs de zinc et de phosphore, en milieux aqueux et basique sans glycine. Puis, nous avons étudié cette électrodéposition dans les mêmes conditions expérimentales mais cette fois-ci en présence de glycine. La comparaison de ces deux études nous permettra de tirer des conclusions sur l'influence de la glycine sur l'électrodéposition du phosphure de zinc. Les différentes réactions d'oxydo-réduction se déroulant lors de ces études ont été caractérisées par voltammétrie cyclique. Puis, les positions de ces pics ont été utilisées pour fixer les potentiels de dépôts potentiostatiques. Des dépôts potentiostatiques d'une heure ont ensuite été réalisés pour l'ensemble des échantillons. Ces échantillons ont ensuite été analysés à l'aide de la microscopie électronique à balayage couplée à la spectroscopie d'énergie dispersive (MEB+EDS) et par diffraction des rayons X (XRD).  ABSTRACT: The global electricity demand and particularly the photovoltaic electricity demand will increase significantly. Today, the production of solar cells is still essentially based on crystalline silicon and thin film solar cells. Yet, zinc phosphide has good photovoltaic properties: a direct band gap of 1,5 eV located at the optimum of conversion for the solar spectrum, a high absorption coefficient, and constituents that are abundant, non-toxic, and inexpensive. Furthermore, electrodeposition is of interest since it is relatively inexpensive, non-pollutant and it is an easily scalable technique. Nevertheless, few studies about the electrodeposition of zinc phosphide are available in the literature and the results of those studies are deposits which only contain zinc and not phosphorus. The goal of this research project is to study the electrodeposition of zinc phosphide and the optimization of the experimental conditions of this electrodeposition. This study was carried out in a basic aqueous medium and from solutions containing zinc and phosphorus species and an additive: the glycine. In this approach, it is considered that the Zn_3 P_2 formation occurs by co-electrodeposition of Zn and P followed by a chemical reaction between the two-electrodeposited species. At first, we studied the theoretical aspect of the electrodeposition of zinc phosphide. We looked at the thermodynamic stability of zinc phosphide using the Pourbaix diagram of the Zn-P-Glycine-H_2 O system obtained from the commercial software FACTSAGE, for different values of ([Zn])⁄(([Zn]+[P])) and for different glycine concentrations. In a second phase, we studied the electrodeposition of zinc phosphide in a basic aqueous medium and from solutions containing zinc and phosphorus species but without glycine. Then, we studied this electrodeposition in the same experimental conditions but with glycine this time. We will compare those two studies and draw conclusions about the influence of glycine on the electrodeposition of zinc phosphide. The different oxidoreduction reactions were characterized by cyclic voltammetry. The peak positions were then used to identify the appropriate potential for the potentiostatic deposition.  The samples were produced by potentiostatic depositions. The deposits were characterized by scanning electron microscopy coupled to energy dispersive spectroscopy (SEM+EDS) and by X-ray diffraction (XRD).


identifier: Hassani, M. (2016). Elastic Reconfiguration of Bending and Twisting Rods in Air Flow  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les plantes sont généralement flexibles et se déforment significativement lorsqu'elles sont soumises à un écoulement aérodynamique. Ce changement de forme, qui généralement réduit la traînée, est appelée reconfiguration. Plusieurs études dans la littérature ont apporté une compréhension fondamentale de la reconfiguration des plantes en la modélisant comme une poutre en flexion. Bien que cette approche permette de capturer l'essence de la flèche bidimensionnelle des plantes, leur flèche tridimensionnelle est ignorée. En effet, en raison de leur structure fibreuse, les plantes se tordent significativement sous un écoulement, montrant une reconfiguration tridimensionnelle. De plus, de nombreuses plantes ont une morphologie chirale, ce qui induit une flèche très complexe. Le présent travail de recherche vise à étudier l'effet de la torsion et de la chiralité dans la reconfiguration des plantes en combinant expérimentation et modélisation pour comprendre comment une tige élastique se plie et se tord avec grande amplitude sous le vent. Pour l'étude expérimentale, des tiges composites sont fabriquées en mousse de polyuréthane et renforcées à l'aide de fibres de nylon qui apportent un couplage de torsion-flexion à la structure finale. Pour reproduire une structure chirale, les fibres suivent un patron hélicoïdal le long dans la tige. Afin d'enrichir l'étude expérimentale, des rubans chiraux en plastique ABS sont aussi conçues. Tous les spécimens sont testés dans une soufflerie sous différentes conditions d'écoulement. Pour l'étude numérique, la reconfiguration tridimensionnelle des tiges et des rubans sera simulée utilisant la théorie de tiges de Kirchhoff couplée avec une formulation semi-empirique pour introduire les forces aérodynamiques. Les résultats de ces études montrent que ces structures, fortement anisotropes, se tordent pour ensuite fléchir selon la direction de moindre rigidité en flexion. De plus, la reconfiguration tridimensionnelle d'une tige peut être caractérisée par une flexion bidimensionnelle en choisissant le bon ensemble de paramètres adimensionnelles. Il est aussi constaté que les rubans chiraux font face à un compromis, en fonction la configuration géométrique, entre la résistance au flambage plus élevé mais aussi le moment de flexion plus élevé à la base. Finalement, la chiralité rend la flèche de ces structures moins dépendante de la direction de chargement.  ABSTRACT: Plants are generally flexible and deform significantly when subjected to flow. This deformation which generally leads to a drag reduction is termed reconfiguration. Fundamental understanding of this phenomenon has been sought by modeling them as bending beams. Although bending beams capture the essence of the two-dimensional deformation of plants, their three-dimensional deformation is ignored. Because of their fibrous structure, plants twist significantly under fluid loading showing a threedimensional reconfiguration. Moreover, many plants are found with a chiral morphology which undergo a complex deformation under loading. The present research aims to model the reconfiguration of plants with an elastic rod undergoing a large deformation, to study the effect of torsion and chirality in reconfiguration. In the experimental investigation, composite rods are made of polyurethane foam and reinforced using nylon fibers which have a bending-torsion coupling. To simulate a chiral structure, the reinforcing fibers are twisted along the length of the rod. Moreover, chiral ribbons are made using ABS plastic. All the specimens are tested in a wind tunnel for a variety of flow and structural properties. The three-dimensional reconfiguration of rods and ribbons is also modeled numerically using the Kirchhoff theory of rods coupled with a semi-empirical drag formulation and the blade element theory. It is shown that a rod with structural anisotropy twists in such a way to bend in its less rigid direction. Moreover, the three dimensional reconfiguration of a rod can be characterized as a two dimensional bending by choosing the right set of dimensionless parameters. It is found that chiral ribbons face a trade-off between higher self-buckling strength but also higher root bending moment. Moreover, chirality renders the deformation of rods and ribbons less dependent to the loading direction.


identifier: Mottier, P. (2017). Réhabilitation sismique de bâtiments de faible hauteur au Canada au moyen de contreventements berçants gravitaires en acier  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Plusieurs structures en acier au Canada ne sont aujourd'hui plus aux normes en termes de résistance sismique, du fait des évolutions des normes dans les précédentes décennies. Il est nécessaire de remettre ces structures aux normes à jour. Plusieurs solutions sont envisageables mais leur mise en place est souvent longue et onéreuse. L'utilisation de cadres berçants est une technique nouvellement utilisée et qui semble prometteuse à ces fins, car facilement mise en place, et ce à des faibles coûts. L'application de cette technique est décrite dans le présent mémoire.  ABSTRACT: Many steel structures in Canada do not satisfy current seismic code requirements. This is due to the changes that have taken place in the code editions with time. It is required to retrofit these structures so that they reach today's requirements. Many solutions exist to realize such a retrofit, but these are often expensive and time consuming. The use of rocking braced frames is a promising retrofit strategy for that purpose because it is known to be time and cost effective. The use of this technical solution is presented in the thesis.


identifier: Madelin, G. (2017). Modélisation et amélioration d'un réseau de distribution logistique en milieu hospitalier  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'amélioration des processus logistiques est primordiale pour le bon fonctionnement d'un système. Ceci est vrai pour les systèmes de santé tels que les hôpitaux dont le processus logistique général se présente comme un réseau de distribution de matériel. Une revue littérature sur ce sujet permet de cerner les enjeux du milieu hospitalier qui sont complexes d'une part et de l'amélioration des processus d'un réseau de distribution d'autre part. De plus elle permet d'avoir une vue globale sur les nombreuses méthodes qui existent, des méthodes analytiques aux méthodes pratiques. Ce mémoire présente, sous la forme d'un article, l'amélioration des processus logistiques d'un hôpital utilisant comme méthode la simulation. Le modèle de simulation est utilisé pour le test de scénarios pouvant potentiellement contribuer à cette amélioration. De plus il est couplé à une procédure d'optimisation qui permet de déterminer les meilleures routes de distribution. Les résultats du test de différents scenarios mettent en évidence des améliorations concrètes qui pourraient être appliquées par des entreprises. Parmi ces améliorations on peut citer l'utilisation de mêmes chariots pour différents types de matériel, la diminution du nombre de livraison pour certaines unités de soins et l'utilisation de routes optimisées qui permettent de réduire respectivement le nombre de routes, les problèmes de stock dans les unités de soins et les temps de transport.  ABSTRACT: The improvement of logistic processes is very important for the good working of a system. It concerns health care systems such as hospitals where logistics is mainly a material distribution network. A literature review on this topic gives all great issues of healthcare systems that are complex and improvement of distribution network processes. In addition, it gives an overview on the different methods from the analytic ones to the practical ones. This dissertation presents in an article, the improvement of the logistic processes of a hospital using the simulation method. The simulation model is also used for testing scenario opportunities and paired with an optimization algorithm used to get the best distribution routes. The results of the tests of scenarios highlight concrete improvements that can be used by companies. For example, there are the use of the same cart different types of materials, the reduction of the period of distribution for certain care units and the use optimize routes, reducing respectively the number of routes, the number of care unit stock problems and the transportation time.


identifier: Dennetière, S. (2017). Contributions à la modélisation et à la validation des modèles de liaisons HVDC de Type VSC-MMC dans les outils de simulation temps réel  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le développement des réseaux de transport d'électricité est actuellement en pleine mutation. La transition énergétique en cours depuis plusieurs années, se concrétise par la fermeture de nombreuses centrales de production au charbon ou au fioul, l'installation massive de centres de production éolien et photovoltaïque et enfin une stagnation, voire une diminution de la consommation d'électricité. Cette transition impacte tous les pays d'Europe si bien que les interconnexions sont de plus en plus soumises aux variations des productions renouvelables. Cette évolution de la consommation et de la production impose l'installation de systèmes de contrôle des flux de puissance plus sophistiqués que ceux utilisés jusqu'à maintenant. On parle donc de plus en plus d'équipement à base d'électronique de puissance : liaisons à courant continu à haute tension (CCHT ou HVDC) et compensateur statique de puissance réactive. Les liaisons HVDC permettent en plus de répondre à la demande sociétale d'enfouir les ouvrages de transport d'électricité. Les réseaux de transport voient donc de plus en plus d'intégration de liaisons HVDC point à point. Le plan de développement du réseau européen ENTSO-E prévoit ainsi plus de 20 000 km de liaisons HVDC en 10 ans. Avec ce développement dans des zones relativement limitées (réseaux nationaux autour de la mer du Nord par exemple : Royaume Uni, France, Belgique, Pay-Bas, Danemark, Allemagne), la notion de réseaux à courant continu commence à se poser. Plusieurs projets de ce type de réseaux sont actuellement en cours d'étude de manière très avancée en Europe. En Chine deux réseaux HVDC sont désormais en exploitation. Depuis maintenant plus de 20 ans, des liaisons VSC (Voltage Source Converter) à base de composants IGBT (Insulated Fate Bipolar Transistor) ou GTO (Gate Turn Off Thyristor) ont commencé à être installées. Elles étaient initialement synonymes d'onduleur autonome à modulation de largeurs d'impulsions et les commutations étaient réalisées à des fréquences de quelques centaines de Hz (voire quelques kHz pour les IGBT). La difficulté d'assembler des centaines de GTO/IGBT et de diodes en série pour former des valves à très haute tension (plus de 100 kV) et/ou le besoin de maîtriser les pertes par commutation dissipées dans ses convertisseurs ont conduit les constructeurs à privilégier des structures modulaires où de nombreux modules sont connectés en cascade. Les convertisseurs à multi-niveaux (MMC - Modular Multilevel Converter) vont de quelques dizaines de niveaux à plusieurs centaines en fonction de la technologie et du niveau de tension.  ABSTRACT: Development of electrical transmission grids is presently undergoing radical changes. The energy transition towards renewable energy started a few years ago. It leads to closure of many coal-fired or oil-fired power plants, massive construction of photovoltaic plants and wind farms and a stagnation of electrical consumption. This transition has a huge impact in Europe on the electrical interconnections between countries. Sophisticated equipment to control power flow are now more and more required in this context. Power electronic based devices are often selected such as High-Voltage Direct Current transmission systems (HVDC) and Static Var Compensator (SVC). HVDC also offers a practical solution to the public demand to use underground cables instead of overhead lines. More and more HVDC point-to-point link are now integrated in transmission grids. More than 20,000 km of HVDC lines are expected in the 10-year ENTSO-E development plan. This development will occur in a limited area in Europe (national grid around the North Sea: United Kingdom, France, The Netherlands, Denmark, Germany) providing an opportunity to design HVDC grids. Several HVDC grids projects are now planned in Europe. In China, 2 HVDC grids are already in operation. Voltage Source Converters (VSC) have been installed on transmission grids for more than 20 years. They have been limited until 2010 to the two-level and three level diode-clamped topology with switching frequencies around a few kHz. Several practical limitations as switching losses and difficulties in assembling very high voltage valves have been overcome by the modular technology called MMC (Modular Multilevel Converter). This topology consists of several sub-modules (SM) connected in series. Number of SMs per valve can go from a few tenth to several hundreds. MMC is now the quasi exclusive solution for AC/DCCC conversion on transmission grids in Europe. Technical solutions up to 400 kV and even 500kV DC are under construction. In order to prepare the installation and analyze the behavior of MMC converters connected to grids with high penetration of power electronics based devices, reliable and accurate simulation tools are required. Electromagnetic Transient (EMT) tools are usually used in this context because they handle a detailed representation of converters and control systems. In addition to EMT offline simulation, real-time simulation with HVDC control systems replicas becomes more and more popular. This is why, real-time simulation laboratories with replicas have been constructed or are planned in most of areas where HVDC is massively installed.


identifier: Li, J. (2017). Hollow Core Photonic Bragg Fibers for Industrial Sensing Applications  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le rôle de plus en plus important des senseurs optiques dans une multitude d'applications scientifiques et industrielles, incluant la détection biologique, le diagnostic médical, l'industrie alimentaire, le contrôle des procédés et le monitoring environnemental, a mené à un regain de vitalité dans les efforts de recherche et développement dans ce domaine. Pour ces senseurs, la fibre optique peut être une technologie prometteuse en raison de ses nombreux avantages tels que la portabilité, la protection face l'interférence électromagnétique, la possibilité de les utiliser dans des environnements explosifs, ou encore celle d'avoir une mesure quantitative et qualitative continue. Aujourd'hui, une vaste gamme de senseurs à fibre optique a été proposée et développée. Cependant, la plupart de ces senseurs fonctionnent sur la base d'un couplage évanescent des modes de réflexion totale interne (RTI) à proximité de l'analyte. Ceci comporte plusieurs désavantages, tels que le faible chevauchement du mode avec l'analyte, une distance de sensibilité plus petite, le besoin d'apporter des modifications complexes à la fibre, ainsi qu'une faible robustesse mécanique de la fibre. Afin de surmonter ces limitations et simplifier l'implémentation pratique, dans cette thèse, nous proposons l'utilisation de fibres de Bragg à coeur creux opérant dans des plages fréquentielles distinctes (le visible et les térahertz) pour effectuer de la réfractométrie dans des analytes liquides et de surface. Nous mènerons des analyses théoriques et des caractérisations expérimentales des guides d'onde proposés et nous étudierons leur potentiel d'applications dans une variété de domaines industriels. Dans la première partie de la thèse, nous explorerons la capacité d'utiliser des fibres de Bragg à coeur creux dans le visible pour simultanément détecter la partie réelle et imaginaire de l'indice de réfraction d'analytes liquides. Ce senseur de Bragg est constitué d'un large coeur creux (diamètre d'environ 0.7 mm) entouré de couches alternantes de polymethyl methacrylate (PMMA)et de polystyrènse (PS) qui agissent essentiellement comme des réflecteurs de Bragg. Nous utiliserons ce senseur pour le monitoring de la concentration de liquides de refroidissement commerciaux. La stratégie de détection s'appuie sur une double mesure de la position spectrale du centre de la bande interdite et sa transmission en amplitude. Les deux mesures sont hautement sensibles à l'indice de réfraction de l'analyte qui sera introduit dans le coeur creux du guide d'onde. Ceci permettra de déterminer la concentration des liquides de refroidissement.  ABSTRACT: The expanding role of optical sensors in numerous scientific and industrial applications，including biosensing, medical diagnostics, food industry, process control, and environmental monitoring, has led to a growth of research and development efforts in this field. Optical fibers can be used as a very promising platform for these applications, due to many appealing properties such as compactness, high degrees of integration, safety in explosive environments and potential to provide real time and remote analysis. To date, a wide range of fiber-optic sensors have been proposed and developed. Most of these sensors, however, use an evanescent coupling of total internal reflection guided modes to the test analytes, which typically suffers from many disadvantages, such as poor modal overlap with the analytes, limited probing length, as well as complicated fiber modifications and poor mechanical robustness in fiber structures. In order to circumvent these limitations and simplify the practical sensing implementation, in this thesis, we study using hollow-core Bragg fiber sensors operating in different frequency ranges (i.e., visible and terahertz range) for bulk refractometry of liquid analytes and surface sensing applications. We then carry out the theoretical and experimental characterizations of the proposed sensors, and study their applications in various industrial fields. In the first part of the thesis, we explore the capability of using the hollow-core Bragg fibers operating in the visible range to simultaneously monitor both the real and imaginary parts of liquid analyte refractive index. The Bragg fiber sensor features a large hollow core (diameter: ~0.7mm) surrounded by an alternating polymethyl methacrylate (PMMA)/polystyrene (PS) multilayer as a Bragg reflector. We then apply this fiber sensor to monitor the concentrations of various commercial cooling oils. The sensing strategy relies on a two-channel sensing modality that simultaneously interrogates the bandgap center position of the Bragg fiber as well as the fiber transmission amplitude at the bandgap center. Both measurands are highly sensitive to the complex refractive index of the analyte filled in the fiber core, thus enabling efficient determination and cross correlation with the concentration of cooling oils. The presented fiber sensor inherently integrates optical detection with microfluidics without any fiber modifications, thus allowing for real time monitoring of the concentrations of many industrial fluids, such as heat transfer fluids, sawing fluids, and other industrial dilutions with sub-1%v accuracy.


identifier: Chacana Olivares, J. A. (2017). Ozonation of Primary and Digested Sludges to Enhance Methanogenesis at Chemically Enhanced Primary Treatment Facilities  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La digestion anaérobie est un processus lent qui requiert un long temps de rétention hydraulique et offre une efficacité de dégradation modérée qui requiert des digesteurs de grand volume et des coûts d'investissement relativement élevés. Le principal facteur limitant la digestion anaérobie est normalement l'hydrolyse de la matière particulaire. L'augmentation du taux d'hydrolyse permet d'augmenter la biodégradabilité de la matière particulaire et d'améliorer la performance des digesteurs anaérobies. Diverses techniques de traitement ont été étudiées pour augmenter le taux d'hydrolyse des boues en utilisant des procédés thermiques, chimiques, mécaniques et biologiques. L'ozonation est l'un des traitements chimiques préférés qui permet non seulement la réduction des boues mais qui est également efficace pour améliorer les processus de digestion anaérobie en modifiant les propriétés physico-chimiques et de biodégradabilité des boues.  ABSTRACT: Anaerobic digestion is a slow process with long hydraulic retention times and moderate degradation efficiencies which can result in large volume digesters and relatively high capital requirements. Usually, the main factor limiting anaerobic digestion is the hydrolysis of particulate matter. Improving anaerobic digestion through enhancing rate-limiting hydrolysis can increase the degradability leading to improved performance of the anaerobic digesters. A variety of treatment techniques have been studied to enhance sludge hydrolysis by using thermal, chemical, mechanical and other biological processes. Ozonation is one of the preferred chemical treatments, which not only permits sludge reduction, but is also considered to be effective in enhancing the anaerobic digestion processes by altering the physicochemical properties and biodegradability of sludge.


identifier: Zasieczny, F. (2017). Développement d'une méthodologie de sélection de produits chimiques dérivés des hémicelluloses issues du bois  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce projet a permis de développer une méthodologie de sélection des produits biobasés dérivés des hémicelluloses issues du bois à partir d'une revue des critères établis par le U.S. Department of Energy, dont une partie a été sélectionnée puis améliorée par ajout de critères additionnels spécifiques au contexte de reconversion de l'industrie canadienne des pâtes et papiers. Les critères établis pour la nouvelle méthodologie ont pu être catégorisés (compétition avec les dérivés pétrochimiques, maturité technologique, taille du marché et prix, obtention directe à partir de sucres, critères économiques et critère environnemental). Suite au développement de la méthodologie, une sélection des sept produits les plus prometteurs pour leur production dans des bioraffineries forestières a été effectuée (1.4-butanediol, n-butanol, isobutanol, acide succinique, furfural, isoprène, xylitol/arabitol).  Deux études de cas comparant la production du butanol à celle de l'acide succinique ont été réalisées par la suite afin de déterminer leur prix en sortie de bioraffinerie ainsi que leur rentabilité en s'alignant sur le prix de leur équivalent pétrochimique. Dans le cas du butanol, la voie biosourcée n'est pas rentable à l'échelle d'une bioraffinerie forestière seule. Dans le cas de l'acide succinique, qui est un produit plus niché mais à plus haute valeur ajoutée, les critères économiques imposés sont remplis et la vente du produit biosourcé à un prix inférieur à celui de son équivalent fossile peut même être envisagée. L'évaluation de l'empreinte carbone de la chaîne de transformation des deux produits a également permis de démontrer que la vente de crédits carbone peut être envisagée pour chacun d'entre eux. Enfin, des études de sensibilité ont été menées afin de déterminer la capacité des bioraffineries à résister aux aléas économiques. Alors qu'aucun critère économique n'est rempli pour la production du butanol, ils se montrent satisfaisants dans le cas de l'acide succinique pour tous les scénarios, à l'exception de ceux où le prix du pétrole est de 30 US$/bbl et où le CAPEX est augmenté de 20%.  ABSTRACT: A methodology aiming the selection of hemicellulose derivatives for their production in forest biorefineries was developed in this project.  Criteria established by the U.S. Department of Energy in prior selections were chosen, improved with additional data proper to the revitalisation of the Canadian pulp and paper industry and categorized (competition with the petrochemical industry, technological maturity, market size and price, direct pathway from sugars, economic and environmental criteria). Seven highly-promising chemicals were selecting following the establishment of the new methodology: 1.4-butanediol, n-butanol, isobutanol, succinic acid, furfural, isoprene and xylitol/arabitol. Two study cases comparing the production of butanol with the one of succinic acid were lead to assess their price “at the door” of the biorefinery and to determine their profitability if their price is the same as the one of their petrochemical counterparts. Biobased butanol is not profitable for a stand-alone biorefinery, whereas succinic acid is (although its market is smaller, it has a higher added value and a selling price lower than the one of its fossil-based equivalent can be considered). The carbon footprints of the transformation chains of the chemicals were assessed; sales of carbon credits may be envisioned for both chemicals. At last, sensitivity analysis were performed to determine the ability of the biorefineries to undergo rough economic conditions. The succinic acid case was satisfying for every situation except those for which the oil price was US$30 per barrel and for which CAPEX was increased by 20%; on the other hand, butanol did not fulfill any of the economic constraint.