identifier: Dompierre, F. (2010). Détermination des fréquences naturelles de structures submergées par la méthode d'intéractions fluide-structure bidirectionnelle  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La présente recherche vise l'évaluation de la viabilité d'utilisation d'une méthode numérique récemment rendue disponible dans un logiciel commercial pour la prédiction du comportement dynamique de roues de turbine hydraulique en fonctionnement au stade de conception. Contrairement aux méthodes de prédiction classiques, cette méthode temporelle intégrant la simulation des interactions fluide-structure permet d'inclure l'effet de l'écoulement, de la turbulence et de la viscosité du fluide agissant sur le comportement dynamique de la roue. À cet égard, une prédiction plus juste permet d'assurer une fiabilité accrue de cette composante essentielle à la génération d'hydroélectricité. L'objectif principal de la recherche est la validation de la méthode numérique proposée pour la prédiction du comportement dynamique de structures submergées. Cette méthode fait intervenir deux solveurs distincts. Le premier résout le système associé au domaine structurel et le second, le système associé au domaine fluide. La résolution est réalisée de façon séquentielle et le transfert de données d'échange assure le couplage. Pour valider cette façon de faire, une méthodologie est d'abord développée à partir des fonctions logicielles disponibles. Dans un premier temps, celle-ci est appliquée à des cas test faisant intervenir des structures submergées dans l'eau stagnante dont les fréquences naturelles sont connues pour fin de validation. Aucun écoulement moyen n'est donc impliqué. Aussi, leur géométrie est simple et permet une mise en oeuvre relativement aisée. Par la suite, la méthodologie est appliquée à la prédiction des fréquences naturelles d'une roue de turbine en fonctionnement. Ce cas de figure intègre les effets associés à l'écoulement. La méthode numérique utilisée permet de réaliser des simulations temporelles exclusivement. La méthodologie envisagée est donc restreinte à cette contrainte. Concernant les cas test en eau stagnante, un déplacement initial est imposé à la structure puis elle est libre de vibrer dans le fluide. L'analyse du déplacement d'un point attaché à la structure en vibration libre dont l'amplitude est significative permet de déduire les fréquences naturelles des modes excités. Cette analyse consiste en l'ajustement d'un modèle simple de sinusoïdes amorties au signal brut provenant du logiciel. Les fréquences naturelles sont des paramètres directement déterminés lors de l'ajustement.  ABSTRACT: This research aims to assess the viability of using a numerical method recently made available in commercial software for the prediction the dynamic behaviour of hydraulic turbine runners in operation at design stage. Unlike conventional prediction methods, this temporal method integrating the simulation fluid-structure interactions can take into account the effect of the surrounding flow, turbulence and fluid viscosity acting on the dynamic behaviour of the runner. In this regard, a more accurate prediction ensures the increasing of reliability of this essential component for the hydraulic power generation. The main goal of this research is the validation of the numerical method proposed for the prediction of the dynamic behaviour of submerged structures. This method involves two separate solvers. The first one solves the system associated with structural portion and the second solves the fluid portion. The resolution is achieved sequentially by transferring exchange data ensuring the coupling. To validate this approach, a methodology is first developed from the software available features. The first step is to apply the methodology to test cases whose submerged natural frequencies are known for validation purpose. The vibration of these simple systems is carried out in still water, no mean flow is therefore involved. Also, their geometry is simple and can be modelled relatively easily. Subsequently, the methodology is applied for the prediction of natural frequencies of a turbine runner under operation conditions. This simulation incorporates the effects associated with the flow. The numerical method used allows to perform time-dependant simulations only. The proposed methodology is then limited to this constraint. For the test cases in still water, an initial displacement is imposed on the structure and it is to vibrate freely in the fluid. The analysis of displacement of a point attached to the structure whose amplitude is significant allows to deduce the natural frequencies of the modes involved in the resulting free vibration. This analysis consists in the best fitting a simple model of damped sinusoids to the raw signal provided by the software. The natural frequencies are parameters directly determined during the best fit. The first validation test case considered is an infinitely long and rigid cylinder vibrating in a translation degree of freedom through an annular space filled with water. This case possesses a theoretical solution from the potential theory for validation purpose. By its nature, the geometry can be reduced to a two-dimensional modelling and allows the use of relatively small mesh sizes vii


identifier: Le Ru, A. A. (2010). Production du virus influenza dans des cellules HEK-293 cultivées en suspension  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Depuis plus de 30 ans, les cellules HEK-293 sont très largement utilisées par la communauté scientifique. Ces cellules, pouvant être cultivées en suspension dans du milieu sans sérum, représentent actuellement un des systèmes le plus efficace pour la production de protéines recombinantes et de vecteurs viraux par transfection à grande échelle. Cette lignée cellulaire est ainsi la plus employée pour la production d'adénovirus et adénovirus-associés, ainsi que de rétrovirus et lentivirus, et ce à des fins de thérapie génique. Plusieurs vecteurs viraux produits dans les cellules HEK-293 sont déjà en études cliniques de phases II et III. Une protéine produite par la compagnie Ely Lily est même déjà commercialisée. Alors que les virus influenza de types A et B sont responsables chaque année d'épidémies de par le monde, les vaccins antigrippaux sont toujours produits sur des oeufs embryonnés de poulet, malgré les importants désavantages que présente cette méthode. Alors même que les possibilités d'émergence de nouvelles pandémies sont très élevées, avec pour exemple récent celui de la grippe « porcine », il devient nécessaire de trouver de nouvelles alternatives rentables de production de ce vaccin à la fois plus sûres, plus rapides et plus efficaces. La culture de cellules de mammifères MDCK et VERO est déjà considérée depuis plusieurs années pour la production de souches virales d'influenza. Cependant ces lignées cellulaires présentent le désavantage notoire d'être cultivées en adhérence et dans un milieu contenant du sérum. Les cellules PER.C6 sont également à l'étude par la compagnie Sanofi Pasteur, mais aucune donnée sur le sujet n'a été publiée à ce jour. Différents laboratoires utilisent déjà les cellules HEK-293 en co-culture avec des MDCK afin de « récupérer » des souches influenza. Le but de cette étude était d'évaluer l'efficacité d'une plateforme d'expression utilisant les cellules HEK-293 pour la production de vaccin contre influenza. Les expériences ont été réalisées avec ces cellules cultivées en suspension dans du milieu sans sérum. Les premières études ont permis de mettre en évidence la présence des deux récepteurs de surfaces du virus (Sia2-3Gal et Sia2-6Gal) sur les cellules et donc le potentiel de ces cellules à être infectées. Les premières infections, réalisées en parallèles sur MDCK et HEK-293, ont confirmé cette hypothèse par l'obtention de titres viraux d'intérêt (640 HA/mL, 106 IVP/mL), bien que moindre à ceux obtenus avec la lignée de référence MDCK (2560 HA/mL, 1010 IVP/mL). Les objectifs suivants consistaient à optimiser les paramètres d'infection afin d'obtenir la meilleure production possible,  ABSTRACT: HEK-293 cell lines have been widely used for over 30 years by the scientific community. Currently HEK-293 cells are the most efficient system for the production of r-proteins and viral vectors by large-scale transfection of suspension-growing cells in serum-free medium. It is the most established cell line for the production of adeno- and adeno-associated viruses, retro-and lentiviruses for gene therapy applications. Numerous viral vectors produced in HEK-293 cells are currently involved in phase II and phase III clinical trials. Noteworthy, a protein manufactured by Ely Lily using an HEK-293 clone has been approved for commercialization. Influenza A and B viruses cause annual epidemics in the human population worldwide. Influenza vaccines are still produced using embryonated hen eggs despite important drawbacks. Considering the high probability of new influenza pandemics, like the recent swine flu H1N1, there is a need to find new alternative production methods for influenza vaccines. Mammalian cells such as MDCK or VERO have been considered for the production of influenza viral strains. However these strains present significant disadvantages of being cultivated in adherence and in serum containing medium. The human cell line PER.C6 is currently employed by Sanofi-Pasteur, but no data has been released to date. In many laboratories, HEK-293 clones have been used in combination with MDCK cells to rescue the influenza strains. This study was designed primarily to evaluate if the HEK-293 cell line could efficiently replicate the influenza virus. Experiments were performed in serum-free suspension cultures. Preliminary studies consisted in investigating the presence of Sia2-3Gal and Sia2-6Gal receptors on the cell surface to evaluate the potential of HEK-293 cells to be infected. First infections, done on both MDCK and HEK-293 cells, confirmed this hypothesis by leading to interesting viral titers (640 HA/mL, 106 IVP/mL), even though lower than those obtained with the MDCK reference cell line (2560 HA/mL, 1010 IVP/mL). Optimization of infection parameters to reach best yields and adaptation of the virus to the cell line were the next points investigated. The effect of trypsin on cells during infection was first studied. Best production was obtained at a 1μg/mL concentration, which allowed virus activation without inhibiting effect on the cells. Low multiplicity of infection (moi=10-3) at infection efficiently amplified the virus strain without leading non-infected cells to apoptosis. The infection conditions (1x106 cell/mL, 1μg/mL trypsin,


identifier: Ma, P. L. (2010). Formation et caractérisation physico-chimique des complexes ADN/chitosane pour la thérapie génique  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La thérapie génique est un secteur biomédical en plein essor et de nombreux vecteurs nonviraux à partir de polymères cationiques ont été étudiés pour la livraison de gènes. Le système de livraison de gènes doit condenser l'ADN, le protéger contre la dégradation par les nucléases, faciliter son entrée dans les cellules et transporter l'ADN jusqu'au noyau pour permettre l'expression des gènes. Ce projet consiste à approfondir notre compréhension d'un système prometteur pour la livraison de gènes: les complexes ADN/chitosane. Les objectifs principaux de cette thèse étaient de déterminer les interactions qui régissent la formation des complexes ADN/chitosane, de caractériser leurs propriétés physico-chimiques et d'étudier leur stabilité afin d'établir une corrélation avec leur efficacité de transfection. Dans un premier temps, l'association entre le chitosane et un ADN plasmide en fonction du pH, du degré de désacétylation (DDA) et de la masse molaire (Mn) du chitosane a été étudiée par microcalorimétrie de titrage isotherme (ITC). Cette étude nous a permis de déterminer la constante d'interaction, l'enthalpie d'interaction et la stoechiométrie des complexes. Nous avons trouvé que l'interaction chitosane-ADN est couplée avec un transfert de protons du système tampon au chitosane. Le transfert de proton est occasionné par la nature fortement anionique de l'ADN qui facilite l'ionisation des amines du chitosane lors de la complexation. De plus, nous avons démontré que l'enthalpie d'interaction mesurée était entièrement due aux changements d'ionisation du chitosane et du tampon. Nous avons trouvé une constante d'interaction chitosane-ADN de l'ordre de 109-1010 M-1 et qui augmente avec la diminution du pH. Ceci est attribué aux interactions électrostatiques plus intenses lorsque le degré d'ionisation du chitosane est plus élevé. Nous avons également mesuré une augmentation par dix de la constante d'affinité pour une augmentation de la masse molaire du chitosane de 7 à 153 kDa. Cette constante varie peu pour un DDA compris entre 72% et 80% (~80 kDa). En revanche, un DDA variant de 80 à 93% augmente la constante d'affinité pour atteindre une valeur proche du chitosane avec un Mn de 153 kDa et un DDA de 80%. Ces résultats montrent qu'il est possible de contrôler l'affinité chitosane-ADN par le pH et les caractéristiques moléculaires du chitosane. Cette étude a démontré que la formation des complexes ADN/chitosane est gouvernée par des interactions électrostatiques.  ABSTRACT: In the first part of this thesis, the interaction of chitosan with plasmid DNA was investigated as a function of pH, buffer composition, degree of deacetylation (DDA) and molecular weight of chitosan, using isothermal titration microcalorimetry (ITC). The chitosan- DNA interaction was shown to be coupled with proton transfer from the buffer to chitosan. This proton transfer is induced by the strong polyanionic nature of DNA which facilitates the ionization of glucosamines of chitosan upon binding. The measured enthalpy of binding was almost entirely due to the ionization changes of the buffer and of chitosan. The chitosan-DNA binding constant was found in the range of 109-1010 M-1. The binding constant was pHdependent and was greater at lower pH due to increased electrostatic attraction to DNA when chitosan is highly charged. The binding constant between chitosan and plasmid DNA was significantly influenced by molecular weight and by DDA. The electrostatic effects were found to dictate the binding of chitosan to DNA. The results of this study provide insights into previously measured dependence of transfection efficiencies of DNA/chitosan complexes on chitosan DDA and molecular weight, where a balance between complex stability and chitosan-DNA binding strength was suggested to play a critical role. In the second study, we report a new approach to characterize DNA/polycation complexes using asymmetrical flow field-flow fractionation (AF4) coupled online with UV/Vis spectroscopy, multi-angle light scattering (MALS), and dynamic light scattering (DLS). We demonstrated that this AF4 combined system can provide in a single measurement, three important physicochemical parameters of the complexes: the amount of unbound polycation, the hydrodynamic size of the complexes, and their size distribution. The accuracy of the particles sizes was confirmed by comparison with data from batch-mode DLS and scanning electron microscopy. Accurate quantification of unbound polycation can provide insight into the contribution of the free polycation in the process of gene delivery.


identifier: Ghazanfari Rad, S. (2010). Quality of Service Provisioning for Voice Application over Wlans  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Aujourd'hui, les réseaux locaux sans fils  WLANs (en anglais Wireless Local Area Networks) sont de plus en plus déployés en raison de leur facilité d'installation et de leur faible coûts. Le standard IEEE (en anglais Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 définit les caractéristiques des réseaux locaux sans fil WLANs. Alors que la première norme proposée pouvait soutenir un débit de données jusqu'à 2 Mbps, dans les versions récentes de la norme 802.11, des débits de données pouvant atteindre jusqu'à 200 Mbps seront pris en charge dans les réseaux sans fil de prochaine génération. Garantir les besoins de QoS (en anglais Quality of Service) est un défi considérable pour les réseaux WLAN, en particulier pour les applications multimédia. Vu que largeur de bande disponible dans les réseaux sans fil est limitée, la bande passante supportant la QoS ne peut être facilement augmentée. Cependant, les protocoles efficaces capables de satisfaire la qualité de service doivent être conçus pour améliorer l'utilisation des ressources dans les réseaux. Le protocole de la couche MAC (en anglais Medium Access Control) affecte fondamentalement les paramètres QoS. Le contrôle d'admission est également un élément essentiel pour la qualité de service dans les réseaux locaux sans fil. Ca projet a pour objectif de modéliser et analyser la couche MAC et contrôler l'admission dans des réseaux locaux sans fil 802.11 avec infrastructure basée sur le mécanisme DCF (en anglais Distributed Coordination Function). Bien que notre objectif général est de garantir les besoins de QoS des applications multimédias sur les réseaux sans fil, nous avons répondu à plusieurs questions importantes telles que la modélisation de la couche MAC, l'évaluation de la QoS et le contrôle d'admission. La première contribution de cette recherche est de proposer un cadre analytique qui prend en compte la direction du trafic en mode infrastructure non saturé. Contrairement aux recherches antérieures, dans l'analyse proposée la probabilité de collision d'un paquet transmis par chaque station sans fil en liaison ascendante est différente de la probabilité de collision pour les paquets qui sont transmis à partir du point d'accès en liaison descendante. Ce modèle de distinction entre les modèles backoff par station en liaison ascendante et en liaison descendante est capable d'exprimer la performance MAC en termes de nombre de stations sans fil et plusieurs paramètres système tels que la taille de la fenêtre de contention, le nombre maximum d'étapes backoff, la taille du tampon à la couche MAC, ainsi que les paramètres de trafic tels que les durées de conversation, le silence et le taux d'arrivée. Contrairement aux études précédentes, nous appliquons deux groupes d'équations, un groupe est défini pour la station sans fil et l'autre pour le point d'accès.  ABSTRACT: Wireless Local Area Networks (WLANs) are widely deployed nowadays because of their low cost and convenient implementation. The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 series standards define the specifications for such networks. While the first proposed standard could support a data rate up to 2 Mbps, in the recent upgraded versions of the standard data rates up to 54 Mbps are achievable and up to 200 Mbps are said to be supported in next generation WLANs. An important concern in WLANs is the support of Quality of Service (QoS), specifically for multimedia applications. Because of the limited available bandwidth in wireless networks, bandwidth cannot be easily increased to support QoS. However, efficient protocols capable of providing QoS have to be designed to improve resource utilization in networks. The Medium Access Control (MAC) protocol crucially affects the QoS parameters. Admission control is also an essential element for QoS provisioning in WLANs. Our research covers mathematical modeling and analysis of the MAC layer and admission control considering Distributed Coordination Function (DCF) in infrastructure mode of IEEE 802.11-based WLANs. While our general goal is to guarantee the QoS parameters of multimedia applications over WLANs, we address several important issues such as MAC layer modeling, QoS evaluation and admission control. The first contribution of this research is to propose an analytical framework which takes into account the traffic direction in non-saturated infrastructure mode of WLANs. Unlike previous work, in the proposed analysis the collision probability of a packet transmitted by each wireless station in the uplink direction is different from the probability of collision for the packets transmitted from the access point in the downlink direction. Our model differentiates between per-station backoff models in the uplink and downlink and is capable of expressing the MAC performance in terms of several system parameters such as contention window size, maximum number of backoff stages, size of buffer at the MAC layer, traffic parameters such as talk and silent durations and arrival rate, as well as the number of wireless stations. In contrast to the previous studies, we apply two groups of equations, one group is defined for the wireless station and the other one for the access point. These equations represent the transmission probability, probability of collision and the probability of being in the busy state in terms of the number of wireless stations, the traffic arrival rate and system parameters such as the size of the contention window and maximum number of retransmissions.


identifier: Lacroix, C. (2010). Propriétés magnétiques de nanoagrégats ferromagnétiques encastrés dans une épicouche semi-conductrice  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'introduction du ferromagnétisme dans la technologie actuelle des couches minces semiconductrices est un défi qui suscite beaucoup de recherche à l'heure actuelle. Ceci ouvrirait la voie à la conception et le développement de nouveaux dispositifs intégrés ayant des fonctionnalités nouvelles ou améliorées. Jusqu'à maintenant, un effort considérable a été déployé pour obtenir des semi-conducteurs ferromagnétiques dilués ayant une température de Curie plus élevée que celle de la pièce. Toutefois, la température de Curie la plus élevée obtenue à ce jour dans un semi-conducteur magnétique dilué est de 185 K. L'une des alternatives les plus prometteuses est d'introduire des nanoagrégats ferromagnétiques dans une épicouche semiconductrice. Ce type de matériau granulaire semi-conducteur et ferromagnétique (SC:FM) a l'avantage que sa température de Curie dépend de la nature des agrégats. Des effets magnétooptiques et galvanomagnétiques géants ont notamment été observés dans les matériaux granulaires SC:FM, ce qui pourrait mener à la réalisation de dispositifs comme des isolateurs optiques ou des senseurs magnétiques. De tels effets sont directement reliés aux propriétés magnétiques intrinsèques des nanoagrégats et à la structure cristallographique et géométrique des matériaux granulaires SC:FM. Dans ce contexte, cette thèse est dédiée à la compréhension des propriétés magnétiques de nanoagrégats ferromagnétiques encastrés dans une épicouche semi-conductrice. Au cours de ce travail, nous avons développé une méthodologie combinant des mesures expérimentales et un modèle théorique afin d'expliquer le comportement magnétique des matériaux granulaires SC:FM `a l'étude. Des mesures de spectroscopie de résonance ferromagnétique (FMR) et de magnétométrie ont été effectuées en fonction de plusieurs paramètres tels que l'angle et l'intensité du champ magnétique appliqué, la température et la fréquence du champ magnétique d'excitation dans le cas de la FMR. Un modèle phénoménologique basé sur la contribution magnétique à l'energie libre de Helmholtz a été utilisé pour modéliser les résultats expérimentaux. Le matériau granulaire composé de nanoagrégats de phosphure de manganèse encastrés dans une épicouche de phosphure de gallium (GaP:MnP) a été choisi comme système `a l'étude. Ceci est justifié par le fait que le GaP possède une bande interdite très large, ce qui fait du GaP:MnP un composé prometteur pour le développement de dispositifs magnéto-optiques dans le spectre du visible. Les épicouches de GaP:MnP sont crues sur des substrats de GaP par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques. D'après les mesures de microscopie électronique en transmission (TEM), les nanoagrégats possèdent un diamètre entre 15 et 35 nm et occupent approximativement entre 3 et 7% du volume total de  ABSTRACT: The possibility to integrate ferromagnetic materials in present semiconductor technology could lead to the design and development of integrated devices with new functionalities. Up to now, much work was addressed to meet this challenge by trying to fabricate dilute magnetic semiconductors which are ferromagnetic at room temperature. However, the highest Curie temperature obtained so far in a dilute magnetic semiconductor is 185 K, which is not enough for room temperature applications. A promising approach to achieve room temperature ferromagnetism is to introduce ferromagnetic nanoclusters in a semiconducting epilayer. The advantage of this granular hybrid semiconductor:ferromagnetic (SC:FM) material is that its Curie temperature depends on the nature of the nanoclusters. Moreover, giant magnetooptical and galvanomagnetic effects were observed in granular hybrid SC:FM epilayers, which could lead to the development of integrated optical isolators or magnetic sensors. These effects are directly related to the clusters intrinsic magnetic properties and to the crystal structure and geometrical properties of these granular SC:FM epilayers. Understanding the magnetic properties of granular SC:FM epilayers is a necessary step to develop devices based on these effects. The goal of this thesis is to understand the overall magnetic properties of granular SC:FM epilayers and explain their origin. In this work, experimental measurements were analysed using a phenomenological model in order to explain the magnetic behaviour of the studied SC:FM epilayers. Ferromagnetic resonance (FMR) and magnetometry measurements were obtained while changing different parameters such as the direction and intensity of the applied magnetic field, the sample temperature or the frequency of the alternating magnetic field in the case of FMR measurements. The phenomenological model used to analyse the experimental data is based on the Helmholtz free energy. Manganese phosphide nanoclusters embedded in a gallium phosphide epilayer (GaP:MnP) was chosen because gallium phosphide has a wide band gap, which makes this compound especially appealing for the development of integrated magneto-optical devices in the visible spectrum. These epilayers are obtained by metal organic vapour phase epitaxy. The nanoclusters have a diameter ranging between 15 and 35 nm and occupy approximatively 3 to 7 % of the epilayer according to transmission electron microscopy (TEM) images depending on the growth parameters. Moreover, X-ray diffraction indicates that the nanoclusters have prefered crystallographical orientations in the GaP epilayer. Angle dependant FMR measurements show that GaP:MnP epilayers have a strong mag


identifier: Hocine, M. (2010). Conception d'un circulateur hyperfréquence à 3-voies en technologie guide d'onde magnétisé au-delà de la ligne de Kittel  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'objectif de ce projet est de concevoir un circulateur micro-ondes très stable en température qui sert à protéger un amplificateur de haute puissance d'une station radar opérant dans la bande de fréquence de 1.2-1.4 GHz. L'amplificateur en question est un “Klystron” capable de générer un pulse pouvant atteindre 80 KW. La température de l'environnement d'exploitation de cette station terrestre varie de  -40ºC à 80ºC. Dans de ce mémoire deux régions de magnétisations sont séparément exposées afin de mettre en relief leurs propriétés particulières. Ainsi, les paramètres de conceptions relatifs aux régions de magnétisations situées à gauche et à droite de la résonance de Kittel sont d'abord donnés de façon théorique, par la suite, ils sont utilisés de façon pratique pour la conception du circulateur en technologie guide d'onde. Les résultats pratiques de cette étude sont ensuite présentés pour apprécier la différence fondamentale entre les deux approches ainsi que la robustesse en termes de stabilité en température que la magnétisation au-delà de la résonance de Kittel apporte au dispositif conçu. Bien que cette dernière magnétisation soit bien exploitée en industrie, dans la conception des circulateurs « drop-in », il en demeure pas moins que cette polarisation reste beaucoup moins documentée que la magnétisation conventionnelle, c'est à dire, la magnétisation entre la résonance principale et la résonance subsidiaire. La pertinence de cette solution est évaluée par les tests en température et en puissance. Enfin, à la lumière des résultats de ce mémoire, une nouvelle étude à explorer est proposée pour l'amélioration de la puissance soutenue, les pertes par insertions et la réduction des dimensions mécaniques des circulateurs à 4-voies à décalage de phase.  ABSTRACT: A current trend in connection with L-band radar systems is the ever-increasing power available from the Klystrons and Magnetrons.  This trend has consequently led to output arms that can sustain the operating power and protect the amplifier from antenna mismatches and fault conditions. The main component in the output arm used to protect the amplifier from antenna mismatches is the circulator.  Although the basic operating principle of the circulator has not changed over the years its detailed design, however, has.  In the past a 3-port waveguide junction circular biased below the main resonance was the typical design approach.  This design however is limited in peak operating power by a phenomenon called spin wave instability.  One solution to this problem is to operate the junction with a DC bias field between the main and subsidiary resonance and above a certain value known as Hlim.  This DC bias setting is however very difficult to set because of the changes in ferrite parameters at high operating power levels, rendering the design approach ineffective.  The principle objective of this thesis is to develop a degree-2 high peak power 3-port waveguide junction circulator that is biased above the Kittel line where no first order spin waves are excited The topology of the resonators used in both designs is quasi-planar disk mounted on a metallic pedestal separated by a dielectric or free space region to form two magnetic walls. The most difficult condition to meet in the design of a junction circulator using a quasi-planar resonator magnetized above the Kittel resonance is the choice of the direct magnetic variables. The procedure undertaken in this project is applicable to the construction of circulators with specifications of up to 25% bandwidth with aVSWR of 1.20 and an isolation of 23dB.


identifier: Harbec, A. (2010). Lactic Acid Production from Agribusiness Waste Starch Fermentation with Lactobacillus Amylophilus and its Cradle-to-Gate Life Cycle Assessment as a Precursor to Poly-L-Lactide  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Jusqu'à présent, la production industrielle du polylactide (PLA) en Amérique du Nord repose essentiellement sur la culture du maïs, qui est une ressource renouvelable. Toutefois, certaines problématiques, tels que la surexploitation des terres arables, la hausse du prix des céréales et l'usage abusif de fertilisants chimiques, ont été soulevées face à la production du maïs, surtout en ce qui a trait à son utilisation autre qu'alimentaire. Les déchets agroalimentaires seraient une alternative attrayante au maïs, de par leur riche contenu en carbohydrates, leur composition stable et leur disponibilité. Ainsi, ils représentent un potentiel de valorisation de déchets pour la synthèse du polylactide. Les eaux usées de l'industrie de transformation de la pomme de terre font partie de cette alternative. Durant la coupe des pommes de terre, un débit d'eau enlève l'excès d'amidon. Cet amidon peut être récupéré par centrifugation. NatureWorks LLC, une division de Cargill, possède la seule usine à grande échelle pour la production commerciale de PLA. L'acide lactique produit par Cargill est obtenu par la fermentation de dextrose (D-glucose) provenant de l'hydrolyse d'amidon de maïs. L'utilisation d'une bacteria lactique ayant des propriétés amylolytiques, c'est-à-dire pouvant hydrolyser ellemême l'amidon, permettrait de réduire les étapes de production du polylactide. Lactobacillus amylophilus, qui est homofermentaire, amylolytique et non-pathogénique, a été ciblé comme candidate potentielle pour la production d'acide lactique par fermentation. Une analyse du cycle de vie (ACV) comparative de type berceau à la porte de l'usine (« cradleto- gate ») a été réalisée afin d'évaluer les possibles bénéfices environnementaux qui pourraient découler de la production du polylactide via la fermentation directe d'un résidu d'amidon, récupéré des eaux usées d'une usine de production de croustilles, avec L. amylophilus. Cette étude environnementale a été menée en comparant les impacts de cette méthode de production de l'acide lactique à celle d'un procédé conventionnel à partir de dextrose de maïs. Préliminairement à cette étude, des expérimentations en laboratoire ont été réalisées et ont démontré la faisabilité microbiologique de produire de l'acide lactique avec ce déchet et L. amylophilus. Les pourcentages d'acide lactique obtenus par la fermentation d'un milieu synthétique de glucose, d'amidon de patate commercial et de résidu d'amidon ont été comparés. L'analyse des résultats de l'ACV ont démontré que le polylactide produit à partir de ce résidu de la pomme de terre, et dont le procédé de production d'acide lactique a subi entre autre une optimisation adéquate de sa consommation énergétique pourrait avoir des impacts environnementaux au moins équivalents à ceux du polylactide produit via le procédé conventionnel. Cette analyse du cycle de vie a permis de soulever que l'utilisation de vapeur lors de la concentration de l'acide lactique est un processus qui contribue de façon considérable aux impacts sur les ressources et les changements climatiques du polylactide. Ainsi, une fermentation menant à une concentration plus faible d'acide lactique requière une optimisation énergétique accrue. Le peu de publications existantes sur L. amylophilus et l'inaccessibilité aux données industrielles furent partie des contraintes rencontrées pour ce projet.  ABSTRACT: Up to now, the industrial synthesis of polylactic acid (PLA) in North America relies essentially on the production of corn, which is a renewable resource. However, problems such as over exploitation of fertile soils, the increase of cereal price and the abusive use of chemical fertilizers, have been raised for this crop production, especially for its non-food utilization. Agri-food wastes show a promising alternative with their rich carbohydrate content, relatively stable composition and availability. Therefore, they represent an appealing waste valorization target for an eventual PLA production. Potato wastewater is one of these. During the slicing process in potato transformation, water is used to remove the excess of starch. Starch can be recovered from water after proper centrifugations. NatureWorks LLC has the only large-scale commercial production facility of PLA and is totally owned by Cargill. Lactic acid is presently produced by Cargill with the fermentation of dextrose (D-glucose), from the hydrolysis of corn starch. The use of an amylolytic lactic acid microorganism could allow the direct fermentation of starch, reducing the processing steps for lactic acid synthesis. Lactobacillus amylophilus, which has homofermentative, amylolytic and nonpathogenic characteristics, could be an interesting micro-organism for L-lactic acid production. A comparative cradle-to-gate life cycle assessment (LCA) was carried out to evaluate the potential environmental benefits of producing lactic acid for polylactide usage by directly fermenting potato waste starch, recuperated from the wastewater of a potato chip facility, with L. amylophilus. This environmental assessment was carried out by comparing its environmental impacts to the conventional process of lactic acid fermentation of dextrose from corn. Laboratory-scale experiments were performed and have proven the microbial feasibility of producing lactic acid with L. amylophilus and this agribusiness residue. To do so, lactic acid concentrations obtained from synthetic media fermentations supplied with glucose, commercial potato starch or potato waste starch were compared. The LCA results have demonstrated that polylactide produced from potato waste starch could have, with proper energy and nutrient concentration optimization, at least more or less the same impact in most end-point categories studied. This LCA has underlined that steam utilization is a major contributor process in climate change and resource depletion impacts and that a fermentation which leads to a more diluted final lactic acid concentration require more energy utilization improvements. The lack of publications about L. amylophilus and the inaccessibility to industrial data proved to be challenges in this project.


identifier: Kuang, B.-W. (2010). Étude de la capacité de la liaison descendante d'un réseau cellulaire Mimo à large bande  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce travail cherche à évaluer la capacité du lien descendant d'un réseau cellulaire MIMO à large bande dans des environnements urbain et sous-urbain. De nombreuses études se sont déjà penchées sur les performances des liaisons MIMO point-à-point tandis que celles qui ont cherché à estimer les performances d'un réseau cellulaire ont posé plusieurs hypothèses qui limitent la portée de leurs résultats. Ce projet se distingue par la modélisation de la corrélation du canal induite par les caractéristiques spatiales des réseaux d'antenne et aussi par la modélisation de la corrélation des paramètres à grande échelle entre les stations de base. L'influence du nombre d'antennes à la station de base et à la station mobile ainsi que l'influence de l'espacement des antennes sont étudiées en employant le modèle de canal Spatial Channel Model proposé par le 3GPP et le modèle de Kronecker. La dégradation causée par un renvoi partiel des statistiques de l'interférence à la station de base a aussi été étudiée. Les résultats ont montré que l'espacement entre les antennes à la station de base doit être maintenu à au moins une longueur d'onde et l'espacement au récepteur à au moins un quart de longueur d'onde pour éviter une perte de capacité importante dans l'environnement urbain. Dans l'environnement sous-urbain, l'espacement à la station de base doit être doublé afin de compenser un étalement angulaire plus faible. Si les antennes sont suffisamment écartées, la capacité varie linéairement avec le nombre de degrés de liberté comme pour un canal de Rayleigh point-à-point. Cependant, les résultats ont aussi montré que les caractéristiques spatiales ont une influence qui varie en fonction de la position de la station mobile. Concernant l'influence de la connaissance de l'état du canal au transmetteur, ce travail a permis d'établir que la connaissance partielle des statistiques de l'interférence conduit à une dégradation de moins de 3% des performances versus une connaissance complète du canal au transmetteur.  ABSTRACT: The purpose of this work is to estimate the downlink capacity of a wideband MIMO cellular network in an urban and suburban environment. Previous works on MIMO focused mostly on point-to-point links while others studied MIMO cellular network under site-specific conditions or unrealistic assumptions. This research project is novel because it takes in consideration the channel correlation induced by the spatial characteristics of the multi-antenna arrays and the inter-site correlation between large scale parameters in a cellular network setup. The influence of the number of antenna at the base station and at the mobile stations as well as the influence of the multi-antenna arrays spacing are evaluated by using the 3GPP Spatial Channel Model and the Kronecker model. Moreover, the degradation of the performances caused by a partial feedback of the interference statistics is also examined. The results showed that antenna spacing must be maintained over one carrier wavelength at the base station and over one fourth of a wavelength at the mobile station to avoid a large capacity penalty in an urban environment. In a suburban environment, the spacing at the base station must be increased to two wavelengths to compensate a smaller angle spread. If the antennas are sufficiently spaced, the cell capacity increases linearly with the number of degrees of freedom as with point-to-point links in an uncorrelated Rayleigh channel. However, the results also showed that the influence of spatial characteristics depends on the mobile station location in the cell. Regarding the impact of channel state information at the transmitter, the simulations suggest that interference covariance information at the transmitter has little influence on the performances.


identifier: Su, Y. J. (2010). New improved formulas for calculating gravity and magnetic anomalies based on a cylinder model  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Nous avons développé deux nouvelles formules pour calculer les anomalies de gravité et de magnétisme basées sur un modèle de cylindre librement orienté dans l'espace. Comparé à la méthode conventionnelle, notre nouveau développement considère des facteurs multiples qui ont un impact sur les observations géophysiques - certains ont été ignorés dans les études précédentes - comme l'angle d'inclinaison, l'orientation par rapport au nord, la grandeur, la profondeur et les propriétés physiques d'un cylin re. Nous pouvons utiliser ces nouvelles formules pour calculer l'anomalie des trois composantes du champ magnétique aussi bien que l'anomalie gravitationnelle. En outre, basé sur une série de modélisations directes en utilisant ces nouvelles formules, deux systèmes de régression linéaire multiples (un pour la gravité et un autre pour le magnétisme) ont été développés pour estimer les paramètres du cylindre à partir de la gravité observée et des données de magnétisme. Mots clés: Calcul direct, calcul inverse, régression linéaire multiple,  interprétation conjointe, gravité et magnétisme.  ABSTRACT: We have developed two new formulas for the calculation of gravity and magnetic anomalies over a cylinder model freely oriented in space. Compared with the conventional method, our new development considers multiple factors that have impact on geophysical observations (some neglected in previous studies) such as the dip angle, the strike direction, the size, top depth and the physical properties of a cylinder. We can use these new formulas to calculate the anomaly of the three components of magnetic field as well as its gravitational anomaly. Furthermore, based on a series of forward modeling by using these new formulas, two multiple linear regression systems (one for gravity and another for magnetism) have been developed in order to estimate the cylinder's parameters from observed gravity and magnetic data. Keywords: Forward problem, Inverse problem, Multiple Linear Regression, Joint interpretations,gravity and magnetism.


identifier: Giordanengo, M. (2010). L'influence des bâtiments et de l'inclinaison des forages sur le dimensionnement des systèmes géothermiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Pour les nouvelles constructions, il arrive souvent que les forages g´eothermiques soient positionn´es sous la dalle du bˆatiment plutˆot qu'`a l'ext´erieur. Ceci peut ˆetre dˆu `a un manque d'espace, par exemple en milieu urbain, ou `a un simple choix de conception. Pr´esentement, les mod`eles analytiques disponibles ne tiennent pas compte de l'interaction thermique entre le bˆatiment et le sol. Cette simplification pr´esume que le syst`eme g´eothermique est situ´e `a l'ext´erieur du bˆatiment, ce qui peut engendrer des failles lors du dimensionnement du syst`eme. La perturbation thermique que cr´ee un bˆatiment augmente la temp´erature moyenne du sol sous le bˆatiment. Notre hypoth`ese de travail est la suivante : lorsque le syst`eme g´eothermique est en mode de chauffage dominant, un effet positif de la dalle sera enregistr´e et inversement lorsque le syst`eme est en mode dominant de climatisation, un effet n´egatif sera enregistr´e. L'approche propos´ee se base sur le principe de superposition dans l'espace. Il faut tout d'abord mod´eliser par ´el´ements finies (FEM) un bˆatiment dans le sol et par l'´equation de chaleur quan- tifier le transfert de chaleur d'un bˆatiment 3D au sol. Par la suite, le mod`ele thermique de bˆatiment est superpos´e `a la r´eponse analytique d'un champ de puits g´eothermiques. Ceci pose donc l'hypoth`ese que la temp´erature dans le sol s'additionne en tous points. Il est int´eressant d'observer l'influence de facteurs tels que la taille du bˆatiment, la pr´esence d'isolation entre la dalle et les forages, le climat et l'inclinaison des forages sur la temp´erature du sol. Les travaux visent `a tester l'approche sur des cas synth´etiques, mais aussi `a l'aide de donn´ees r´eelles. Le mod`ele de bˆatiment se limite au r´egime permanent, tandis que la r´eponse analy- tique du champ de puits est en r´egime transitoire. Cette ´etude d´emontre que l'effet du bˆatiment peut ˆetre soit favorable ou d´efavorable selon le profil de charges au sol. Si celui-ci est d´es´equilibr´e en climatisation, son effet est n´egatif et inversement, si les charges au sol sont dominantes en chauffage, son effet est positif. Lorsqu'il y a un d´ebalancement en faveur de la climatisation la temp´erature du fluide `a l'entr´ee (EWT) de la pompe `a chaleur (PAC) augmente au fil du temps et tend `a atteindre la limite sup´erieure de la PAC. L'ajout de la dalle dans ce cas ne fera qu'augmenter le EWT et favorisera une perte d'autonomie du syst`eme. Cependant, lorsque la charge en chauffage est dominante, la temp´erature du fluide `a l'entr´ee de la pompe `a chaleur suit la tendance inverse et diminue dans le temps. La limite inf´erieure de la PAC peut donc ˆetre atteinte. Puisque l'effet du bˆatiment augmente le EWT, celui-ci est b´en´efique et augmente l'autonomie du syst`eme.  ABSTRACT: In new constructions, it often happens that Ground-Loop Heat Exchangers (GLHE)are positioned beneath the building foundation rather than outside. This can be due to a lack of space, for example in urban zones, or a simple choice of conception. At present, the available analytical models do not account for the thermal interaction between the building and the ground. This simplification means that we consider the geothermal system to be located outside of the building, what might bring errors for the sizing of the system. The thermal disturbance created by the building increases the average temperature of the ground beneath it. Our assumption is the following: when the geothermal system is operating in dominant heating mode, the effect of heat transferred from the building will be positive; it will be negative when operating in the dominant cooling mode. The proposed approach is based on the superposition principle in space. It is necessary to begin with a finite element model (FEM) of a building into the ground and by applying the heat equation we quantify the heat transfer of a 3D building into the ground. Afterward, the building thermal model is superposed with the analytical answer of a GLHE. We assume the temperature variations obtained from two models can be added everywhere. It is interesting to observe that factors such as the size of the building, the presence of insulation between the slab and the GLHE, the climate and the inclination of the boreholes interfere with the ground temperature. This works aim at testing the approach on synthetic cases, but also by means of real data. The building model is in steady state, whereas the ground analytical response is in transient state. This study demonstrates that the effect of the building can be favourable or unfavourable according to the heat load profile to the ground. If it is unbalanced in cooling, the effect is negative whereas if the heat loads to the ground are dominant in heating, it' effect is positive. When there is unbalanced loads in cooling, the temperature of the fluid entering the heat pump (EWT) increases in time and aims to reach the superior limit of the heat pump. The addition of the heat generated by the building in that case will increase EWT and will induce a loss of autonomy of the system. However, when the heat loads to the ground are heating dominant, the temperature of the fluid entering the heat pump follows the inverse tendency and decreases in time. The lower limit of the heat pump can be reached. Because the effect of the building is increasing the EWT, it is worthwhile for the autonomy of the system.


identifier: Boivin, K. (2010). Développement d'une approche d'évaluation clinique de la cinématique tridimensionnelle du genou durant la marche pour des patients gonarthrosiques  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Il n'existe aucun traitement curatif permettant de contrer l'arthrose au genou (ou gonarthrose), cette maladie dégénérative du système musculo-squelettique qui affecte la qualité de vie en altérant, notamment, la réalisation des tâches locomotrices. Compte tenu des conséquences indésirables de la gonarthrose, de sa haute prévalence et des évidences scientifiques récentes démontrant l'apport de facteurs de nature biomécanique dans son développement ainsi que sa progression, il s'imposait d'investir dans le développement d'outils d'évaluation clinique basés sur des mesures biomécaniques objectives, prises en contexte dynamique et complémentaires aux évaluations actuelles, visant ainsi à améliorer le suivi des patients. C'est dans cette optique qu'a été orientée cette recherche, dont l'objectif général est de proposer une approche biomécanique, applicable en milieu clinique, évaluant des paramètres issus d'une analyse en trois dimensions (3D) de la cinématique angulaire autour du genou pathologique lors de la marche, chez des patients gonarthrosiques. Les objectifs spécifiques sont d'évaluer la faisabilité de la méthode de mesure (étude 1) et de déterminer les qualités psychométriques de validité conceptuelle (étude 2 et quelques analyses complémentaires) et de fidélité (étude 3) des paramètres de cinématique angulaire.  ABSTRACT: There is no curative treatment for knee osteoarthritis (OA). This degenerative disease of the musculoskeletal system affects the quality of well-being of patients, notably by impairing the execution of locomotor tasks. Considering the undesirable consequences of OA, its high prevalence and the recent scientific evidences showing that some biomechanical factors are implied in its development as well as its progression, it was important, in order to improve patients' follow-up, to investigate in the development of tools for clinical evaluation based on objective biomechanical measurements taken in a dynamic context and which could complement the already existing evaluation methods. The general purpose was to propose a biomechanical approach, applicable in a clinical context, for evaluating three-dimensional (3D) angular kinematic parameters at the pathological knee level of OA patients during gait. Specific objectives were to determine the feasibility of the measurement method here proposed (study 1) and to evaluate psychometric properties like construct validity (in study 2 and a section of supplementary analyses) and reliability (in study 3) of the knee angular kinematic parameters.


identifier: Darvish Zadeh Varcheie, P. (2010). Low and Variable Frame Rate Face Tracking Using an IP PTZ Camera  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: En vision par ordinateur, le suivi d'objets avec des caméras PTZ a des applications dans divers domaines, tels que la surveillance vidéo, la surveillance du trafic, la surveillance de personnes et la reconnaissance de visage. Toutefois, un suivi plus précis, efficace, et fiable est requis pour une utilisation courante dans ces domaines. Dans cette thèse, le suivi est appliqué au haut du corps d'un humain, en incluant son visage. Le suivi du visage permet de déterminer son emplacement pour chaque trame d'une vidéo. Il peut être utilisé pour obtenir des images du visage d'un humain dans des poses différentes. Dans ce travail, nous proposons de suivre le visage d'un humain à l'aide d'une caméra IP PTZ (caméra réseau orientable). Une caméra IP PTZ répond à une commande via son serveur Web intégré et permet un accès distribué à partir d'Internet. Le suivi avec ce type de caméra inclut un bon nombre de défis, tels que des temps de réponse irrégulier aux commandes de contrôle, des taux de trame faibles et irréguliers, de grand mouvements de la cible entre deux trames, des occlusions, des modifications au champ de vue, des changements d'échelle, etc. Dans notre travail, nous souhaitons solutionner les problèmes des grands mouvements de la cible entre deux trames consécutives, du faible taux de trame, des modifications de l'arrière-plan, et du suivi avec divers changements d'échelle. En outre, l'algorithme de suivi doit prévoir les temps de réponse irréguliers de la caméra. Notre solution se compose d'une phase d'initialisation pour modéliser la cible (haut du corps), d'une adaptation du filtre de particules qui utilise le flux optique pour générer des échantillons à chaque trame (APF-OFS), et du contrôle de la caméra. Chaque composante exige des stratégies différentes. Lors de l'initialisation, on suppose que la caméra est statique. Ainsi, la détection du mouvement par soustraction d'arrière-plan est utilisée pour détecter l'emplacement initial de la personne. Ensuite, pour supprimer les faux positifs, un classificateur Bayesien est appliqué sur la région détectée afin de localiser les régions avec de la peau. Ensuite, une détection du visage basée sur la méthode de Viola et Jones est effectuée sur les régions de la peau. Si un visage est détecté, le suivi est lancé sur le haut du corps de la personne.  ABSTRACT: Object tracking with PTZ cameras has various applications in different computer vision topics such as video surveillance, traffic monitoring, people monitoring and face recognition. Accurate, efficient, and reliable tracking is required for this task. Here, object tracking is applied to human upper body tracking and face tracking. Face tracking determines the location of the human face for each input image of a video. It can be used to get images of the face of a human target under different poses. We propose to track the human face by means of an Internet Protocol (IP) Pan-Tilt-Zoom (PTZ) camera (i.e. a network-based camera that pans, tilts and zooms). An IP PTZ camera responds to command via its integrated web server. It allows a distributed access from Internet (access from everywhere, but with non-defined delay). Tracking with such camera includes many challenges such as irregular response times to camera control commands, low and irregular frame rate, large motions of the target between two frames, target occlusion, changing field of view (FOV), various scale changes, etc. In our work, we want to cope with the problem of large inter-frame motion of targets, low usable frame rate, background changes, and tracking with various scale changes. In addition, the tracking algorithm should handle the camera response time and zooming. Our solution consists of a system initialization phase which is the processing before camera motion and a tracker based on an Adaptive Particle Filter using Optical Flow based Sampling (APF-OFS) tracker, and camera control that are the processing after the motion of the camera. Each part requires different strategies. For initialization, when the camera is stationary, motion detection for a static camera is used to detect the initial location of the person face entering an area. For motion detection in the FOV of the camera, a background subtraction method is applied. Then to remove false positives, Bayesian skin classifier is applied on the detected motion region to discriminate skin regions from non skin regions. Face detection based on Viola and Jones face detector can be performed on the detected skin regions independently of their face size and position within the image.


identifier: Polo, N. (2010). A Location Routing Protocol Based on Smart Antennas for Wireless Sensor Networks  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les réseaux de capteurs sans fil sont une technologie émergente pour la surveillance de l'environnement. Un réseau de capteurs typique se compose d'un grand nombre de capteurs miniatures (noeuds) multifonctionnels, à faible coût et à faible consommation d'énergie, équipés d'un radio émetteur-récepteur et d'un ensemble de transducteurs pour récolter et transmettre des données environnementales d'une manière autonome. Une des contraintes les plus importantes de capteurs est la nécessitée d'économiser de l'énergie puisqu'ils utilisent des batteries de duré limitée, généralement irremplaçables. En outre, ils se caractérisent également par une faible vitesse de traitement, capacité de stockage et de bande passante, qui nécessite une gestion des ressources très attentive. En raison des limitations et caractéristiques inhérentes aux capteurs, le routage dans les réseaux de capteurs sans fil suppose un vrai défi. La tâche de trouver et de maintenir des routes n'est pas triviale étant donné les restrictions d'énergie et les changements soudains dans l'état des noeuds (exemple: mal-fonctionnement) qui entrainent des changements fréquents et imprévisibles dans la structure topologique. Ce travail présente LBRA, un nouveau protocole de routage géolocalisé qui utilise des antennes intelligentes pour estimer les positions des noeuds dans le réseau, et qui base les décisions de routage sur l'état de connexion des voisins et leur position relative. L'objectif principal de LBRA est d'éliminer le trafic de contrôle du réseau autant que possible. Pour atteindre cet objectif, l'algorithme emploie la position locale pour prendre des décisions de routage, met en oeuvre un nouveau mécanisme pour recueillir les informations de localisation et utilise seulement les noeuds impliqués dans la route pour faire la synchronisation des données de positionnement. De plus, le protocole considère le niveau de la batterie au moment de prendre des décisions de routage afin de balancer la dépense d'énergie du réseau. LBRA est une version améliorée du routage de ZigBee (norme actuelle pour les réseaux à faible coût et à faible consommation d'énergie) qui se base, lui aussi, sur AODV. Afin d'évaluer dans quelle mesure LBRA représente vraiment une amélioration par rapport au routage de ZigBee, une série de simulations a été effectué à l'aide du logiciel Network Simulator (ns). Les deux protocoles ont été implantés dans le simulateur. Les performances ont été comparées dans une variété de scenarios, dans des conditions différentes tels que les charges de trafic, les tailles de réseau et les conditions de mobilité. Les résultats des expériences ont montré que LBRA réussi à réduire le trafic de contrôle et la charge de routage, tout en améliorant le taux de livraison des paquets, à la fois pour les réseaux fixes et les réseaux mobiles. L'abaissement de l'alimentation du réseau est aussi plus équilibré, puisque les décisions de routage sont prises en fonction du niveau de la batterie des noeuds.  ABSTRACT: Wireless sensor networks are an emerging technology for environmental monitoring. A typical sensor network is composed of a large number of low-cost, low-power, multi-functional miniature sensor devices (nodes) equipped with a radio transceiver and a set of transducers utilized to acquire information about the surrounding environment. One of the most important constraints of sensor nodes is the low power consumption requirement since they carry limited, generally irreplaceable, batteries. In addition, they are also characterized by scarce processing speed, storage capacity and communication bandwidth, thus requiring careful resource management. Due to the inherent characteristics and restrictions of sensor nodes, routing in WSNs is very challenging. The task of finding and maintaining routes is nontrivial since energy restrictions and sudden changes in node status (e.g. failure) cause frequent and unpredictable topological changes. This work introduces a novel location routing protocol that uses smart antennas to estimate nodes positions into the network and to deliver information basing routing decisions on neighbour's status connection and relative position, named LBRA. The main purpose of LBRA is to eliminate network control overhead as much as possible. To achieve this goal, the algorithm employs local position for route decision, implements a novel mechanism to collect the location information and involves only route participants in the synchronization of location information. In addition, the protocol uses node battery information to make power aware routing decisions. LBRA is an enhanced version of the ZigBee routing, which is the current standard for reliable, cost-effective and low power wireless networking, and like the latter is prototyped from AODV. In order to asses to what extent LBRA truly represents an improvement with respect to the ZigBee routing, a series of simulations were designed with the help of the Network Simulator (ns). Basically, both protocols were implemented in the simulator and its performance was compared in a variety of traffic load, network size and mobility conditions. The experiment results showed that LBRA succeed in reducing the control overhead and the routing load, improving the packet delivery rate for both static and mobile networks. Additionally, network power depletion is more balanced, since routing decisions are made depending on nodes' battery level.


identifier: Ueno, S. (2010). Investigation of a Plasma Gurney Flap for Lift Enhancement  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Des essais en soufflerie à des nombres de Reynolds (Re) entre 1,0 x 105 et 1,8 x 105 ont été faits avec une pale NACA 4424 sur laquelle étaient installés des volets Gurney de 2 % et 4 %. Quatre positions (à 85 %, 90 %, 95 % et 100 % de la corde) étaient testées afin de déterminer l'effet de l'emplacement du volet sur l'augmentation de la portance; une position plus près du bord d'attaque permettant d'entreposer des volets qui seraient déployables. L'effet de leur hauteur a aussi été analysé et, conformément à la théorie, un plus grand volet induit une plus grande augmentation de portance. Cela a été observé pour toutes les positions étudiées, tout comme une extension de la plage d'opération en comparaison à l'aile sans volet. Aussi, pour un angle d'attaque constant et pour une hauteur de volet donnée, tous les emplacements en amont du bord de fuite ont présenté des accroissements de portance plus importants qu'à 100 % de la corde. Pour un volet de 2 % de hauteur, la localisation optimale pour obtenir la plus grande augmentation de portance (ΔCL) est 85 % de la corde, alors que pour le contrôle du décrochage et la plage d'opération, il s'agit plutôt de 95 % de la corde. Un volet Gurney utilisant des actionneurs plasma a été conçu et testé à des Re variant de 1,2 x 105 à 1,8 x 105. Le « volet Gurney plasma » vise à éliminer la structure du volet Gurney conventionnel. Lors des essais, il était installé sur une pale NACA 4424 de 260 mm de corde et de 400 mm d'envergure. Les deux actionneurs plasma le composant étaient installés sur l'extrados et l'intrados du bord de fuite. Ils étaient activés de façon indépendante et les tests ont révélé que pris individuellement, ils contribuent de façon approximativement égale à l'augmentation de portance. Cette dernière est donc deux fois supérieure à celle qui serait obtenue avec une configuration à un seul actionneur. Alors que ΔCL avec un volet Gurney standard est surtout causé par le retardement de l'écoulement sous l'intrados, celui-ci est plutôt dû à l'accélération de l'air au-dessus de l'extrados dans le cas du « volet Gurney plasma ». Cela contribue à étendre encore plus la plage d'opération pour de basses vitesses d'écoulement. Tandis qu'une pale sans volet ou avec un volet de 1 % de hauteur décrochait à une vitesse de 4,6 m/s, le volet Gurney de 2 % de haut et le « volet Gurney plasma » demeuraient dans les limites d'opération stable. Tout dépendant de la vitesse de l'air et de la puissance appliquée aux actionneurs, ΔCL variait entre 0,02 et 0,18 pour le « volet Gurney plasma ». Puisque cette configuration présente deux actionneurs qui contribuent de façon égale à ΔCL, elle est environ deux fois meilleure que tout autre système à un seul actionneur plasma.  ABSTRACT: Wind tunnel tests for 2% and 4% Gurney flaps on a NACA 4424 wing were conducted at Reynolds numbers ranging from 1.0 x 105 to 1.8 x 105. Four different flap locations, 85%, 90%, 95% and 100%, were tested to investigate flap location effect for lift improvement since an upstream location is feasible to store deployable flaps. In the flap height study, as reported in the literature, higher flaps provided larger lift. This trend was observed for all flap locations in this study. In the location study, all Gurney flap configurations showed a wider wing operational range than the baseline wing. All upstream flaps showed higher lift than the 100% location flap for a given angle of attack and flap height. The optimal location of a 2% Gurney flap in the study was the 85% location in terms improvement, ΔCL, and the 95% location in terms of stall control and wider operational range. A newly developed plasma “Gurney flap” was tested at Reynolds numbers ranging from 1.2 x 105 to 1.8 x 105. The plasma Gurney flap was intended to eliminate the physical structure of the Gurney flap and was installed on a 260 mm chord length and 400 mm wing span NACA 4424 airfoil. The Two SDBD plasma actuators comprising the plasma Gurney flap were installed individually on the suction side and the pressure side of the trailing edge. These two actuators were independently activated as well as the combined activation of the plasma Gurney flap. The tests revealed that each actuator individually contributes to the lift enhancement for nearly equal proportions, thus the combination of the two actuators performed twice as well as a single actuator. While the lift improvement by the physical Gurney flaps is mainly due to flow retardation on the pressures side, the lift enhancement of the plasma Gurney flap was mainly caused by the suction side flow acceleration. Because of these characteristics, the plasma Gurney flap is able to contribute wing operational range extension in the lower freestream velocity region. While the original and a 1% Gurney flap had stalled at 4.6 m/s freestream velocity, a 2% Gurney flap and the plasma Gurney flap wings remained within the wing operational ranges. The measured ΔCL ranged from 0.02 to 0.18, depending on the freestream velocity and the power applied to the plasma actuators. Because the actuator configuration allows the installation of two plasma actuators nearly equal contribution to lift improvement, the setup can generate approximately twice the effect of any other single plasma actuator configuration.


identifier: Besner, S. (2010). Synthèse de nanoparticules plasmoniques par laser femtoseconde en milieu liquide pour des applications biomédicales  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La synthèse de nanoparticules plasmoniques (Au, Ag, Cu, AuAg, AuCu) par laser femtoseconde est décrite. Celle-ci repose sur l'ablation laser d'une cible solide immergée dans un liquide, ainsi que sur la fragmentation et la croissance de nanoparticules en solution. Ce procédé en deux étapes augmente significativement le taux de production, la reproductibilité et la gamme de nanoparticules pouvant être générées comparativement à l'ablation laser directe. Ces avantages proviennent d'un découplage artificiel séparant les processus de nucléation (production de nouveaux noyaux) et de croissance (contrôle de la taille) en solution. Ainsi, la productivité peut être maximisée en ajustant les paramètres laser favorisant de forts taux d'ablation sans tenir compte des distributions produites, puis la taille peut être contrôlée finement par l'irradiation secondaire de la solution colloïdale initialement formée. Pour l'or, la croissance de noyaux nanométriques préformés par ablation laser en présence d'un agent stabilisant permet la synthèse de nanoparticules directement fonctionnalisées avec des tailles moyennes variant entre 3-76 nm et des coefficients de variation (COV) compris entre 15-30 %. Le contrôle de taille est aussi beaucoup plus simple que lors de l'ablation laser directe, puisqu'il dépend uniquement du ratio entre la concentration molaire d'or et de l'agent stabilisant en solution. Bien que démontré pour le dextran et le polyéthylène glycol (PEG), ce type de contrôle de taille reste valide pour l'ensemble des agents stabilisants et ouvre donc la voie à la synthèse d'un grand nombre de bioconjugués. La combinaison de l'ablation et de la fragmentation par laser femtoseconde permet aussi la synthèse de nanoparticules d'or très stables et quasi monodisperses dans l'eau pure. Elle élimine donc les problèmes de contamination de surface généralement associés à la synthèse chimique de nanoparticules basée sur une approche ascendante. Le contrôle de taille est plus restrictif cependant, puisqu'il dépend fortement de la concentration d'or en solution. Il requiert donc un ajustement des paramètres laser en fonction de la concentration afin d'établir un rayon critique d'équilibre entre les processus de coalescence et de fragmentation. Cet équilibre permet toutefois la formation de nanoparticules d'or ayant des tailles moyennes variant de 20 nm à ~50 nm et des COV de l'ordre de 20-30 %. Ces nanoparticules sont uniques pour des applications de détection de haute sensibilité basées sur la diffusion Raman augmentée en surface (SERS), puisqu'elles  ABSTRACT: The femtosecond laser synthesis of plasmonic nanoparticles (Au, Ag, Cu, AuAg, AuCu) is described. The approach relies on the fs laser ablation of a target immersed in a liquid, followed by the laser-induced fragmentation and growth of nanoparticles in solution. This two-step methodology significantly enhances the production rate, the reproducibility and the size control of nanoparticles in comparison to the direct laser ablation based technique. Such improvements are the result of an artificial decoupling of the nucleation (production of new nucleus) and of the growth (size control) in the solution. In the first step, the laser parameters are set to maximize the ablation rate irrespectively of the size of the produced nanoparticles. In the second step, the size is finely control by a secondary femtosecond irradiation of the generated colloidal solution. For gold, the laser-induced growth of nanometric seeds initially formed by laser ablation in the presence of a stabilizing agent allows the synthesis of functionalized nanoparticles with sizes ranging from 3-76 nm and coefficients of variation (COV) varying between 15-30%. In comparison to the direct laser ablation, the size control is much simpler, as it uniquely depends on the gold to stabilizing agent molecular concentration ratio. The approach has been described for dextran and polyethylene glycol (PEG), but can be extended to all stabilizing agents and open new avenues in the formation of various novel bioconjugates. The fs laser ablation and fragmentation also allow the synthesis of stable and low dispersed Au nanoparticles in pure water. As a consequence, this combinational approach eliminates the problems of surface contamination usually associated with the bottom-up chemical synthesis of nanoparticles. However, the size control is much more complicated in comparison to the former case, as it strongly depends on the concentration of gold in solution. It therefore requires an adjustment of laser parameters according to the concentration in order to establish a critical radius between the coalescence rate and the laser fragmentation rate in solution. This balance nevertheless enables the formation of Au nanoparticles with sizes ranging from 20 nm to ~50nm and with COV of the order of 20-30%. These nanoparticles are unique for sensing applications with high sensitivity based on surface enhanced Raman scattering (SERS), since they greatly reduce the noise associated with surface contaminants and byproducts found in solution. The formation of various nanospheres with predetermined size, shape and composition (AuxAg(1-x), AuxCu(1-x)) is also reported by the use of a fs irradiation of a mixture of two pure metallic


identifier: Chevrefils, C. (2010). Construction d'un modèle per-opératoire 3D du rachis pour la navigation en thoracoscopie.  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Lors de discectomie par thoracoscopie, les outils de visualisation procurent peu d'information de profondeur et le champ de visualisation de la caméra miniature insérée dans le patient est relativement restreint. Aussi, le mouvement simultané de la caméra et des instruments chirurgicaux peut provoquer une désorientation. Ainsi, la courbe d'apprentissage pour l'utilisation de cette technologie est très abrupte et un nombre restreint de chirurgiens choisissent l'intervention minimalement invasive malgré les avantages qu'elle peut procurer aux patients. En effet la discectomie par thoracoscopie réduit les pertes sanguines, le traumatisme des tissus entourant le disque afin d'accéder  à la zone d'intérêt et le temps d'hospitalisation. Les discectomies sont prescrites à certains patients scoliotiques afin de redonner de la flexibilité à la colonne avant l'instrumentation (pose de vis et tige pour corriger la déformation). La résection du disque intervertébral est faite partiellement et la quantité du disque réséqué dépend du degré de flexibilité que le chirurgien désire redonner au patient. En effectuant la discectomie par thoracoscopie, il est impossible pour le chirurgien de visualiser rapidement la quantité de disque restant en plus d'avoir les désavantages de désorientation et de petit champ de vision de la caméra miniature insérée dans le patient. Il est donc pertinent de tenter de réduire les problèmes de visualisation rencontrés lors des thoracoscopies en procurant au chirurgien la possibilité d'examiner en 3D les structures anatomiques du patient pendant la chirurgie sans ajouter de radiations supplémentaires au patient. Ce système d'assistance permettrait également d'accroître la sécurité du patient et la qualité de la chirurgie en donnant aux chirurgiens la possibilité de localiser en 3D la moelle épinière et en leur donnant également la possibilité de visualiser la quantité de disque restant. Ainsi, l'intérêt de fusionner les images vidéo avec un modèle pré-opératoire 3D est alors tout indiqué.  ABSTRACT: Visualization tools available while doing thoracoscopic diskectomy do not show depth information and the field of view of the miniaturized camera inserted into the patient is small. Also, simultaneous movement of the camera and surgical tools may result in disorientation. The learning curve for the use of this technology is very steep and numbers of surgeons choose not to use minimally invasive surgery despite important advantages for the patients. Indeed, thoracoscopic diskectomy reduce blood loss, trauma of surrounding soft tissues to access intervertebral disks and hospitalization time. Diskectomy are prescribed to specific scoliotic patients to gain flexibility of the spine before instrumentation surgery (fixation of screws and rod to correct the deformation). The intervertebral disk is partly resected depending on the level of flexibility the patient has to gain according to the surgeon. During thoracoscopic diskectomy, it is impossible for the surgeon to rapidly visualize the remaining disk tissue and this further increase the disadvantages for the surgeons. Hence, it is relevant to try to reduce visualization problems encountered during thoracoscopic diskectomy by providing to the surgeons a 3D view of the whole spine during the surgery, without adding supplementary radiation to the patient. The computer assisted surgery system would also increase the security of the patient by allowing the surgeons to localize rapidly in 3D the spinal canal as well as the remaining disk. The fusion of the video images with 3D spine of the patient is of great interest for the surgeons.


identifier: Ansorge, S. (2010). Development of a Scalable Process for Lentiviral Vector Mass Production by Transient Transfection  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les vecteurs lentiviraux (LVs) sont considérés comme des véhicules de transfert prometteurs pour des applications en thérapie génique. Cependant, il y a un manque évident de stratégies de production efficaces et transposables à grande échelle. En effet, les techniques actuelles de production ne pourront pas suffire à la génération du nombre de LVs nécessaires pour les évaluations en phases cliniques et éventuellement pour leur commercialisation en cas de succès des essais. Dans ce travail, nous avons tout d'abord fait le point sur les méthodes actuelles de production des LVs et fait ressortir leurs contraintes intrinsèques. Jusqu'à ce jour, la production routinière de LVs se fait presqu'exclusivement à petite échelle avec des cellules adhérentes. Il est clair que ce mode de production ne sera pas suffisant pour répondre aux demandes futures en LVs. Afin de faciliter les essais cliniques et la production de LVs à des fins thérapeutiques après certification par les autorités de règlementation, il apparaît important de mettre au point de nouvelles stratégies de production à grande échelle et permettant l'obtention de vecteurs à hautes concentrations. Une technologie de production de LVs par transfection transitoire de cultures en suspension de la lignée cellulaire HEK293 a été développée. Dans ce procédé transposable à grande échelle, l'opération en mode perfusion a permis de résoudre la problématique associée à la faible stabilité fonctionnelle des LVs. La combinaison de plusieurs approches, incluant la transfection à haute densité cellulaire, la sélection de formulations avancées de milieux de culture et l'ajout de butyrate de sodium en tant qu'additif activateur d'expression, a permis d'augmenter significativement les productivités volumétriques et spécifiques. Ainsi, il a été possible d'augmenter de 100 fois le taux de LVs fonctionnels, que ce soit à petite ou à grande échelle, permettant d'atteindre des titres fonctionnels maximaux en LVs avoisinant les 108 unités de transduction (tu)/mL. Les cinétiques de production ont été évaluées en utilisant plusieurs méthodes de quantification des LVs. Ainsi, on a pu observer que les titres maximaux en LVs fonctionnels sont atteints deux jours après transfection. Ces résultats ont également démontré que la qualité des LVs produits (la qualité étant définie ici comme le rapport entre le nombre de LVs fonctionnels et le nombre de LVs totaux) était généralement faible : de l'ordre de 1 à 4 % du nombre de particules virales  ABSTRACT: Lentiviral vectors (LVs) are promising delivery vehicles for applications in gene therapy. Yet, the field still relies on inefficient and non-scalable production strategies. Current production methods will become a limitation in later clinical evaluation phases and for commercialization when large amounts of LVs need to be generated. In this work, we first reviewed current LV production methods and point out the constraints intrinsic to these protocols. To date, routine LV production is almost exclusively performed in small scale systems using adherent cells. These protocols will not be able to satisfy the anticipated future demands in LVs. For their widespread testing in clinical settings and for the production of LV-based therapeutics after their approval, novel scalable production strategies are needed to robustly produce these vectors at high yield. An optimized protocol for LV production was developed using a HEK293 cell line grown in suspension cultures. In this scalable process, production in perfusion mode addressed the low stability of functional LVs. Several strategies such as transfection at high cell density, selection of advanced medium formulations and addition of the expression-enhancing additive sodium butyrate resulted in significant improvements of volumetric and specific productivity. The overall yield in functional LVs was increased by 100-fold and similar results were obtained for small and bioreactor scale cultures, reaching maximum functional LV titers in the range of 108 transducing units (tu)/mL. The production kinetics under improved conditions was then analyzed employing several LV quantification methods. After transfection, highest functional LV titers were reproducibly found 2 days post-transfection. The results also showed that LV quality, as the ratio of functional to total LV particles was generally low with only 1-4 % of the total viral particles (measured as the number of viral genomes) being functional, i.e. having the ability to transfer genetic information. This ratio was not constant over time when sodium butyrate was added after transfection. LV quality was also increased at higher harvest rates. Our results also indicate that the cytotoxic effects of VSV-G might be limiting for further yield improvements of the current LV production system.


identifier: Saad, H. R. (2010). Évaluation des impacts de l'utilisation des terres en analyse du cycle de vie: caractérisation axée sur la qualité des sols  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les mécanismes à la base d'une détérioration de la qualité de l'environnement naturel sont majoritairement d'origine anthropique. Bien qu'elles ne soient pas intentionnelles, les conséquences de cette emprise humaine sont nombreuses sur les écosystèmes naturels et leur durabilité. Compte tenu de son rôle central et complexe, le sol est essentiel au maintien du fonctionnement des écosystèmes terrestres puisqu'il assure de multiples fonctions fondamentales. Sa qualité écologique est donc déterminante. Fondée sur une approche holistique, l'Analyse du Cycle de Vie (ACV) est un outil de prise de décision qui permet de quantifier différents impacts environnementaux potentiels en considérant l'ensemble des étapes du cycle de vie d'un produit. Il est bien établi que l'exploitation des terres engendre des impacts sur la biodiversité et est une source primaire de dégradation des sols affectant leur qualité écologique. Pourtant, les méthodes d'évaluation des impacts en ACV les comptabilisent de manière sommaire. Les approches publiées sont plutôt orientées vers les impacts sur la biodiversité ou encore vers une seule fonction écologique fournie par le sol, sa capacité productive. De plus, sur le plan spatial, la régionalisation des impacts qui varient selon les conditions de l'emplacement où l'intervention a lieu n'est pas pleinement explorée. Développés pour un contexte européen, les facteurs de caractérisation (FCs) disponibles sont généralement génériques et ne tiennent pas compte de la différenciation spatiale. La portée géographique des résultats obtenus en ACV pour la caractérisation des impacts de l'utilisation des terres peut donc être jugée insuffisante ce qui remet en question leur crédibilité, surtout pour un contexte canadien qui s'étend sur de nombreuses zones écologiques différentes. L'hypothèse de recherche sur laquelle se base ce projet est: L'adoption d'un modèle spatialisé permet de discriminer la variabilité spatiale des paramètres biogéographiques et améliore la représentativité géo-spatiale des FCs dans un contexte d'évaluation des impacts de l'utilisation des terres en ACV. Les objectifs sont: 1) d'établir un cadre d'analyse conceptuel pour considérer les impacts potentiels en ACV de l'utilisation des terres sur la qualité écologique du sol, 2) de développer des FCs par une approche spatialisée pour un contexte canadien et 3) d'opérationnaliser l'approche spatialisée à une échelle mondiale. Le cadre d'analyse conceptuel est établi dans le but d'harmoniser l'ensemble des voies d'impact majeures en ACV.  ABSTRACT: The mechanisms underlying the deterioration of natural environmental quality are mainly anthropogenic. Although they are not intentional, the consequences of human dominance are numerous, especially on natural ecosystems and their sustainability. Given its essential and complex role in maintaining terrestrial ecosystem functioning, the soil performs many fundamental functions. Thus, its ecological quality is crucial. Based on a holistic approach, Life Cycle Assessment (LCA) is a decision-support tool used for the assessment of potential environmental impacts of a product over its entire life cycle. It is well established that land use causes impacts on biodiversity and is a primary source of soil degradation affecting its ecological quality. However, land use impact assessment methods are still lacking within LCA. So far, several published studies have only focused on the assessment of impacts on biodiversity and biotic production capacity, the latter being one ecological function among others. Moreover, the concept of regionalization (i.e. considering different impacts depending on the conditions of the location where they occur) is hardly explored. Indeed, developed within a European context, characterization factors (CFs) are often generic and do not account for spatial differentiation. Therefore, the geographic scope of land use impacts characterization is judged insufficient, creating doubts regarding LCA results credibility, especially for a Canadian context which spreads over several distinct ecological regions. The research hypothesis of this project is as follows: Using a spatial model allows discriminating spatial variability of biogeographical parameters and improves the geo-spatial representativeness of CFs within the context of LCA land use impact assessment. The main goals are: 1) to establish a conceptual framework accounting for LCA land use impacts on soil ecological quality, 2) to develop CFs for a Canadian context using a spatially-explicit approach and 3) to operationalize the approach at a global scale. The conceptual framework is established in order to harmonize major impact pathways suggested in LCA. It mainly focuses on the impact pathway regarding soil ecological quality by considering the multifunctional aspect of soil and emphasizing its contribution to more global ecosystem services at a larger scale. Thus, impacts are evaluated based on the soil's performance to fulfill a range of intended ecological functions and for which impact indicators have to be selected.


identifier: Brochu, M. (2010). Comportement en fatigue de l'aluminium 357 coulé par gravité et rhéocoulé.  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le moulage est un procédé de mise en forme qui permet de produire rapidement et à bas prix des pièces d'aluminium de géométries complexes. Cependant, les pièces moulées de façon conventionnelle contiennent des défauts qui nuisent à leur résistance en fatigue. Pour cette raison, le matriçage et l'usinage sont généralement utilisés pour produire des pièces structurales critiques en aluminium. Le moulage semi-solide est un procédé à mi-chemin entre le moulage liquide et le matriçage. En développement depuis les années soixante-dix, ce procédé permet d'améliorer la qualité métallurgique des pièces de fonderie. Le principal avantage du moulage semi-solide (MSS) est de réduire la contraction à la solidification puisque la gelée injectée dans les moules est partiellement solide. Les pièces produites par MSS contiennent normalement moins de retassures que les pièces moulées à l'état liquide. De plus, la microstructure de ces pièces est globulaire ce qui les distingue des pièces moulées à l'état liquide qui possèdent une microstructure dendritique. Les résultats issus de la bibliographie montrent que le rhéomoulage et le thixomoulage ont des avantages sur les plans mécanique et économique. L'allongement à la rupture et la résistance en fatigue d'un matériau mise en forme par MSS sont normalement plus grands que ceux du même alliage mise en forme par moulage en coquille (MC). Toutefois, le ou les paramètres microstructuraux qui influencent la résistance en fatigue des pièces produites par MSS n'ont pas encore été identifié(s). Le but premier de ce travail est donc d'expliquer la différence de résistance en fatigue entre un matériau moulé en coquille et rhéomoulé sur la base de leurs différences microstructurales. Le travail expérimental a été réalisé sur l'alliage d'aluminium 357 produit en six matériaux de microstructures différentes. Cet alliage a été choisi puisqu'il est couramment utilisé dans l'industrie pour produire des pièces d'automobiles et d'aéronefs et il se rhéomoule facilement. De plus, cet alliage a été principalement utilisé pour développer la technologie SEED. D'abord, une quantification des paramètres microstructuraux et des propriétés mécaniques des matériaux a été effectuée. Cela a confirmé que les matériaux rhéomoulés ont une microstructure globulaire. Les résultats montrent aussi une augmentation de la limite d'élasticité de l'alliage attribuable au rhéomoulage. Toutefois, des quatre matériaux rhéomoulés, seuls ceux ayant subi une modification de leur structure eutectique ont un allongement à la rupture supérieur à celui des  ABSTRACT: Casting is a forming process used for rapid and low cost production of aluminum parts of complex geometries. However, conventionally cast parts contain defects that are detrimental to their fatigue strength. For this reason, forging and machining are generally used to produce safety critical aluminum components. Semi-solid molding is a process that can be considered to be half way between liquid casting and solid forging. In development since the seventies, this process is able to improve the metallurgical quality of cast components. The main advantage of semi-solid molding (SSM) is a reduction of the shrinkage during solidification since the material is already partially solid. Components produced by SSM normally contain fewer shrinkage cavities than components cast from the liquid state. Moreover, the microstructure of these components is globular as opposed to components cast in the liquid state that are characterized by a dendritic microstructure. Results found in the literature show that rheomolding and thixocasting have both mechanical and economical advantages. The elongation at fracture and the fatigue resistance of a material produced by SSM are generally higher than those of the same alloy produced by liquid casting in a permanent mold (PM). However, the microstructural parameter influencing the fatigue resistance of SSM components have not yet been identified. The primary objective of this work is to explain the fatigue strength difference between a permanent mold and a rheomolded material on the basis of the microstructural differences. The experimental work has been carried out using aluminum 357 alloy which was produced in six specimens characterized by different microstructures. This alloy was chosen because it is frequently used in the industry to produce automotive and aerospace components and because it is easy to rheomold. Also, this alloy has been widely used to develop the SEED technology. First, the microstructural characteristics and mechanical properties of the materials were quantified. This confirmed that the SSM materials have a globular microstructure. The results also showed an increase of the yield strength attributed to rheomolding. However, among the four SSM materials, only those for which the eutectic structure was modified had higher elongation at fracture than the permanent mold materials. The highest measured elongation at fracture is 19 % obtained for the modified SSM material, tested in the as-cast condition. The other materials tested all have an elongation at fracture below 10 %. For both shaping process, results show that


identifier: Shirazipour, M. (2010). End-to-End Path Computer Schemes for Traffic Engineering in Next Generation Multi-Domain Networks  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Avec la venue des réseaux de prochaine génération basés sur le paradigme tout-IP et la demande croissante en qualité de service (QdS) des nouvelles applications temps réel, il existe un besoin imminent pour des mécanismes capables de soutenir le trac de bout-en-bout. Les requis de QdS sont souvent décrits par les paramètres de bande passante, délai, gigue, perte de paquets et disponibilité. Ainsi, les opérateurs de réseaux ont un besoin imminent de techniques qui leur permettraient de satisfaire les exigences de QdS des nouvelles applications IP. Le consensus pour subvenir aux exigences de QdS est la pratique de l'ingénierie de trac. L'ingénierie de trac consiste à acheminer le trac de façon optimale en utilisant les ressources disponibles, tout en satisfaisant les contraintes de QdS et celles du réseau. Cela est souvent réalisé en calculant des chemins optimaux par l'ingénierie de trac, qui constitue l'aspect central de cette thèse. En effet, les paramètres de performances de QdS peuvent être satisfaits en choisissant avec soin un chemin qui a assez de bande passante disponible et qui offre un délai et une gigue acceptable. Si la bande passante est réservée le long de ce chemin, la congestion peut être évitée et la perte de paquets peut ainsi être éliminée. En outre, le calcul minutieux des chemins principaux et de recours permet une meilleure disponibilité en cas de panne de lien ou de noeud. De plus, étant donné que le trac est habituellement transporté à travers différents réseaux administratifs, l'aspect inter-domaine du problème ne peut être négligé. Puis, il y a le fait que les réseaux sont de nature multi-couches. Donc, l'ingénierie de trac de bout-en-bout ne peut être atteint que si les aspects inter-domaine et inter-couche sont pris en compte. À cette fin, cette thèse propose un cadre complet pour l'aspect calcul de chemin bout-en-bout de l'ingénierie de trac, divisé en trois volets. Ces volets suivent tous la technologie G/MPLS pour l'acheminement du trac et la réservation de ressources sur les chemins optimaux calculés.  ABSTRACT: With the advent of all-IP Next Generation Networks and the ever increasing Quality of Service (QoS) demands of new real time IP applications, there is a stringent need for mechanisms that allow the end-to-end sustainment of the trac. QoS requirements are usually a set of network performance indicators that need to be satised in order for the IP applications to function properly. Common QoS parameters are the bandwidth, delay, jitter, packet loss and availability. Thus, network operators urgently need to implement solutions enabling them to satisfy the QoS requirements of real time IP applications.  The consensus for QoS provisioning is the application of well dened trac engineering mechanisms, which consists in optimally routing the trac using available resources while satisfying QoS and network constraints. This is often achieved by trac engineered path computation, which is the central focus of this thesis. Indeed, the QoS performance parameters can be met by carefully choosing a path that has the available bandwidth, offers the acceptable delay and jitter. If bandwidth is reserved along this path, congestion is avoided and the packet loss performance parameter can also be met. Moreover, careful calculation of primary and backup paths allows high availability in case of node or link failure. Moreover, there is the fact that trac is usually transported across different administrative networks. Then, there is the detail that networks are multi-layer in nature. Thus, true end-to-end trac engineering can only be achieved if inter-domain and inter-layer aspects are both considered. To this end, this thesis proposes an overall framework for the end-to-end trac engineered path computation problem. As discussed below, the framework is subdivided into three separate aspects, all relying on G/MPLS forwarding technology, which enables a controlled routing and the reservation of resources along trac engineered paths. The proposals for each aspect are the outcome of extensive literature review which identify existing solutions, if any, and the reasons of their shortcomings or non-existence. This review limits the direction to be taken to nd a solution, often by using existing standards and protocols. This is extremely important given the fact that the research topic of this thesis is closely tied to problems of near future generation networks. Thus, it is crucial to reuse existing methods and standards as much as possible in order to get the approval of the research community on the proposed solutions. Moreover, each aspect or sub-problem is carefully studied by dening the actual real world dilemmas surrounding it.