Les semelles instrumentées sont des dispositifs pouvant être utilisées pour la quantification de pas et la reconnaissance des activités. Il existe plusieurs modèles de semelles instrumentées, avec des niveaux de validité variables. Ce mémoire comprend trois objectifs : 1) faire une revue systématique de la littérature sur la validité de critère des semelles instrumentées existantes pour identifier les postures, les types d’activités et compter les pas, 2) développer une semelle instrumentée et 3) étudier sa validité pour le comptage de pas. Pour l’objectif 1, cinq bases de données ont permis de sélectionner 33 articles sur la validité de critère de seize modèles de semelles instrumentées pour la détection de posture, de type d’activités et de pas. Selon les indicateurs utilisés, les validités de critère varient de 65,8% à 100% pour la reconnaissance des activités et des postures et de 96% à 100% pour la détection de pas. En somme, peu d’études ont utilisé les semelles instrumentées pour le comptage de pas bien qu’elles démontrent une très bonne validité. Pour les objectifs 2 et 3, nous avons équipé une semelle commercialisée de cinq capteurs de pression et testé trois méthodes de traitement des signaux de pression pour la quantification de pas. Ces trois méthodes sont basées sur le signal de chaque capteur de pression, la moyenne ou la somme cumulée des cinq signaux de pression. Les résultats ont montré que notre semelle instrumentée détectait le pas avec un taux de succès de 94,8 ± 9,4% à 99,5 ± 0,4% à des vitesses de marche confortable et de 97,0 ± 6,2% à 99,6 ± 0,4% à des vitesses de marche rapide à l’intérieur et à l’extérieur d’un bâtiment avec les trois méthodes. Toutefois, la méthode basée sur la somme cumulée avait les niveaux de précision plus élevés pour le comptage de pas / Instrumented insoles are devices which can be used for quantifying steps and recognizing activities. Validity of many instrumented insoles varies from medium to high. This thesis has three objectives: 1) to systematically review the literature on the validity of existing instrumented insoles for posture, type of activities recognition, and step counting, 2) to develop an instrumented insole and 3) to study its criterion validity for step counting. For objective 1, five databases were used to select 33 articles on criterion validity of sixteen insole models for posture and type of activities recognition, and step detection. According to indicators used, validity values vary from 65.8% to 100% for activities and postures recognition and from 96% to 100% for detection of steps. In summary, few studies have used instrumented insoles for steps counting even though they demonstrated a very good validity. For objectives 2 and 3, we equipped a commercialized insole with five pressure sensors and tested three pressure signal processing methods for step quantification. These three methods are based on signal of each pressure sensor, average or cumulative sum of five pressure signals. Results showed that our instrumented insole detected steps with a success rate varying from 94.8 ± 9.4% to 99.5 ± 0.4% at self-selected walking speeds and from 97.0 ± 6.2% to 99.6 ± 0.4% at maximal walking speeds in indoor and outdoor settings with all three processing methods. However, cumulative sum method had the highest levels of accuracy for step counting.

L'hypertension est une maladie qui affecte plus d'un milliard de personnes dans le monde. Il s'agit d'une des principales causes de décès; le suivi et la gestion de cette maladie sont donc cruciaux. La technologie de mesure de la pression artérielle la plus répandue, utilisant le brassard pressurisé, ne permet cependant pas un suivi en continu de la pression, ce qui limite l'étendue de son utilisation. Ces obstacles pourraient être surmontés par la mesure indirecte de la pression par l'entremise de l'électrocardiographie ou de la photopléthysmographie, qui se prêtent à la création d'appareils portables, confortables et peu coûteux. Ce travail de recherche, réalisé en collaboration avec le département d'ingénierie biomédicale de l'université de Lund, en Suède, porte principalement sur la base de données publique Multiparameter Intelligent Monitoring in Intensive Care (MIMIC) Waveform Datasetde PhysioNet, largement utilisée dans la littérature portant sur le développement et la validation d'algorithmes d'estimation de la pression artérielle sans brassard pressurisé. Puisque ces données proviennent d'unités de soins intensifs et ont été recueillies dans des conditions non contrôlées, plusieurs chercheurs ont avancé que les modèles d'estimation de la pression artérielle se basant sur ces données ne sont pas valides pour la population générale. Pour la première fois dans la littérature, cette hypothèse est ici mise à l'épreuve en comparant les données de MIMIC à un ensemble de données de référence plus représentatif de la population générale et recueilli selon une procédure expérimentale bien définie. Des tests statistiques révèlent une différence significative entre les ensembles de données, ainsi qu'une réponse différente aux changements de pression artérielle, et ce, pour la majorité des caractéristiques extraites du photopléthysmogramme. De plus, les répercussions de ces différences sont démontrées à l'aide d'un test pratique d'estimation de la pression artérielle par apprentissage machine. En effet, un modèle entraîné sur l'un des ensembles de données perd en grande partie sa capacité prédictive lorsque validé sur l'autre ensemble, par rapport à sa performance en validation croisée sur l'ensemble d'entraînement. Ces résultats constituent les contributions principales de ce travail et ont été soumis sous forme d'article à la revue Physiological Measurement. Un volet additionnel de la recherche portant sur l'analyse du pouls par décomposition (pulse de composition analysis ou PDA) est présenté dans un deuxième temps. La PDA est une technique permettant de séparer l'onde du pouls en une composante excitative et ses réflexions, utilisée pour extraire des caractéristiques du signal dans le contexte de l'estimation de la pression artérielle. Les résultats obtenus démontrent que l'estimation de la position temporelle des réflexions à partir de points de référence de la dérivée seconde du signal donne d'aussi bons résultats que leur détermination par la méthode traditionnelle d'approximation successive, tout en étant beaucoup plus rapide. Une méthode récursive rapide de PDA est également étudiée, mais démontrée comme inadéquate dans un contexte de comparaison intersujet. / Hypertension affects more than one billion people worldwide. As one of the leading causes of death, tracking and management of the condition is critical, but is impeded by the current cuff-based blood pressure monitoring technology. Continuous and more ubiquitous blood pressure monitoring may be achieved through simpler, cheaper and less invasive cuff-less devices, performing an indirect measure through electrocardiography or photoplethysmography. Produced in collaboration with the department of biomedical engineering of Lund Universityin Sweden, this work focuses on public data that has been widely used in the literature to develop and validate cuffless blood pressure estimation algorithms: The Multiparameter Intelligent Monitoring in Intensive Care (MIMIC) Waveform Dataset from PhysioNet. Because it is sourced from intensive care units and collected in absence of controlled conditions, it has many times been hypothesized that blood pressure estimation models based on its data may not generalize to the normal population. This work tests that hypothesis for the first time by comparing the MIMIC dataset to another reference dataset more representative of the general population and obtained under controlled experimental conditions. Through statistical testing, a majority of photoplethysmogram based features extracted from MIMIC are shown to differ significantly from the reference dataset and to respond differently to blood pressure changes. In addition, the practical impact of those differences is tested through the training and cross validating of machine learning models on both datasets, demonstrating an acute loss of predictive powers of models facing data from outside the dataset used in the training phase. As the main contribution of this work, these findings have been submitted as a journal paper to Physiological Measurement. Additional original research is also presented in relation to pulse decomposition analysis (PDA), a technique used to separate the pulse wave from its reflections, in the context of blood pressure estimation. The results obtained through this work show that when using the timing of reflections as part of blood pressure predictors, estimating those timings from fiducial points in the second derivative works as well as using the traditional and computationally costly successive approximation PDA method, while being many times faster. An alternative fast recursive PDA algorithm is also presented and shown to perform inadequately in an inter-subject comparison context.

Titre de l'écran-titre (visionné le 8 mai 2023) / Ce mémoire présente la démarche ayant mené à la conception et à la fabrication d'un outil capable d'évacuer des personnes âgées résidant en CHSLD ou en RPA. Les personnes âgées sont généralement moins mobiles et plus difficiles à évacuer. Peu d'outils sur le marché permettent de faciliter leur transport afin d'obtenir des évacuations rapides et sécuritaires. Une étude des différents outils existants a permis de comprendre les besoins et les solutions potentielles pouvant accomplir l'objectif. La génération de plusieurs solutions potentielles a permis la sélection d'un concept jugé optimal pour répondre aux besoins, suivi de son développement et sa fabrication. L'outil réalisé est similaire à un diable de transport permettant de descendre des escaliers de manière contrôlée. Ce diable polyvalent peut transporter des personnes assises, des fauteuils roulants ou des personnes couchées. La versatilité de l'outil développé permet de rendre possible les évacuations sur une plus grande portion des personnes âgées atteintes de difficultés de mobilité ou autres handicaps rendant les évacuations plus difficiles. La fabrication et les tests de l'appareil ont démontré la convenabilité de l'outil et un potentiel fort intéressant en situation d'urgence. Ces tests ont aussi mis en évidence les points faibles du concept, comme son poids élevé et la complexité des manipulations requises. Des recommandations sont portées afin de régler les problèmes mentionnés. Parmi ces recommandations, la séparation des modes de transport en différents outils est suggérée afin de simplifier chaque outil. Néanmoins, le produit fabriqué et testé a permis de démontrer qu'il est possible et efficace, à l'aide d'un équipement polyvalent, de descendre les aînés sous plusieurs configurations. / This thesis goes through the multiple steps taken to design and build a working prototype that facilitates the evacuation of elders living in a care facility such as CHSLD and RPA in Quebec. Even if elderly people are generally less mobile and therefore harder to evacuate, a very small number of tools currently available on the market are safe and adapted to evacuate these older generations. A study on currently available tools and concepts was made to better understand the requirements and the potential solutions that were able to solve the problem. New solutions were generated to create an extended array in which every solution was evaluated as objectively as possible. This method allowed the team to choose a solution that was best suited for the needs of elders and staff. The tool developed is very similar to a hand truck fitted with tracks that enables it to be moved down the stairs while reducing the force required by the operator. This evacuation hand truck can transport a seated person, a wheelchair or a person lying down. This versatility allows for evacuation of a wider range of people with disabilities. The construction and tests performed with the tool proved that the concept is usable in an emergency. These tests also highlighted some issues such as the important weight of the tool and the complexity of use. Multiple recommendations are made to solve the a for ementioned problems. One recommendation that is made is to separate the multiple methods of transport into different tools to simplify the use of each tool. Nonetheless, the prototype fabricated and tested proved that it was possible and efficient to evacuate elders down the stairs in multiple configurations.

Le stress de chaleur chez la vache laitière est une problématique reconnue pour entraîner des diminutions de performances se répercutant ultimement sur la profitabilité de la filière laitière. Plusieurs technologies de refroidissement sont actuellement disponibles sur le marché. Le projet présenté dans le cadre de ce mémoire avait comme objectifs de quantifier le nombre de jours par année pouvant provoquer un stress de chaleur dans les principales régions laitières de la province, d'évaluer le taux d'adoption des technologies de refroidissement au Québec et d'évaluer leur efficacité dans le contexte québécois. Pour les années 2019-2021, une moyenne de 91,0 ± 9,9 jr/année, 171,5 ± 1,1 jr/année et 153,0 ± 2,8 jr/année étaient susceptibles de déclencher une diminution de la production de lait, de gras ou de protéines due au stress de chaleur, respectivement dans les deux régions les plus chaudes de la province (Lanaudière et Montérégie-Ouest). En comparaison, dans les deux régions les plus froides (Abitibi-Témiscamingue et Bas-Saint-Laurent), ce sont en moyenne 54,3 ± 11,3 jr/année, 118,7 ± 27,3 jr/année et 106,5 ± 20,3 jr/année qui étaient susceptibles de déclencher une baisse de production de lait, de gras ou de protéines respectivement. L'analyse de la banque de données a démontré que 23% des troupeaux ont rapporté employer une technologie de refroidissement pendant l'été. Peu importe le type de stabulation, la technologie de refroidissement la plus utilisée était les ventilateurs de recirculation. Les modèles multivariés de prédiction des performances pendant l'été ont démontré une association significative positive entre la présence d'une stratégie de refroidissement et les performances des animaux. De plus, nos résultats ont démontré que la présence de technologie de refroidissement diminue (odds ratio 0,587 ; 95% IC : 0,420-0,820 ; P = 0,002) le risque de chute de lait en été alors qu'elle n'a aucun lien (P > 0,05) avec la chute des composants. / Heat stress to dairy cattle is a known issue that leads to reduced performance that ultimately affects the profitability of the dairy industry. Several cooling technologies are currently available on the market. The objectives of the project of this M. Sc. thesis were to quantify the number of days per year that can cause heat stress in the main dairy regions of the province of Québec, to evaluate the rate of adoption of cooling technologies and to evaluate their effectiveness in the Quebec context. For the years 2019-2021, an average of 91.0 ± 9.9 days/year, 171.5 ± 1.1 days/year, and 153.0 ± 2.8 days/year were likely to trigger a decrease in production of milk, fat, or protein due to heat stress, respectively in the two warmest regions of the province (Lanaudière et Montérégie-Ouest). In comparison, in the two coldest regions (Abitibi-Témiscamingue and Bas-Saint-Laurent), the average is 54.3 ± 11.3 days/year, 118.7 ± 27.3 days/year, and 106. 5 ± 20.3 days/year which was likely to trigger a drop in milk, fat or protein production respectively. The analysis of the database showed that 23% of herds reported using cooling technology during the summer. Regardless of the type of barn, the most used cooling technology was recirculation fans. Multivariate performance prediction models during summer demonstrated a significant positive association between the presence of cooling technology and animal performance. In addition, our results demonstrated that the presence of a cooling technology decreases(odds ratio 0.587; 95% CI: 0.420-0.820; P = 0.002) the risk of suffering a milk drop in summer while it has no association (P > 0.05) with milk component drop.

Différents types d’échantillonneurs d’air existent pour récolter les bioaérosols. Ils ont tous leurs avantages et leurs inconvénients, mais de ces types, un en particulier est susceptible d’introduire des biais dans le traitement et l’analyse des résultats. Les échantillonneurs de type liquide voient une portion de leur liquide d’échantillonnage s’évaporer pendant leur fonctionnement, ce qui favoriserait la perte de bioaérosols par ré-aérosolisation ou leur concentration dans le liquide. Peu de connaissances sont acquises sur la ré-aérosolisation, la concentration et leurs effets sur les résultats. Cette étude avait pour but de documenter comment l’évaporation du liquide de collecte impacte l’échantillonnage de l’air. Des expérimentations in vitro, où les récipients de collection de deux échantillonneurs liquides (Coriolisμ® et BioSampler®) étaient inoculés avec des consortiums bactériens connus, ont permis de conclure que la ré-aérosolisation et la concentration des bactéries sont des phénomènes complexes. En effet, ils sont difficilement prédictibles et semblent influencés par l’évaporation, le genre bactérien, l’hydrophobicité de la membrane bactérienne, l’interaction avec les autres bactéries, la composition du liquide de collection, le débit et le mécanisme de capture de l’échantillonneur. De plus, des expérimentations en milieu naturel ont permis de comparer la diversité récoltée par les échantillonneurs de type liquide et de type filtre, par méthodes de séquençage à haut débit. Une des particularités de cette étude était qu’une cassette contenant un filtre était branchée à la sortie d’air du BioSampler® pour récolter les bactéries ré-aérosolisées pendant l’échantillonnage. Plusieurs genres bactériens sont totalement ré-aérosolisés du récipient de collection du BioSampler®. Plus de la moitié des genres bactériens récoltés par le Coriolisμ® diffèrent de ceux du BioSampler®, et inversement. Les échantillonneurs filtres ont tous deux récolté une diversité bactérienne très similaire. Ces résultats constituent un apport important au domaine scientifique puisqu’ils prouvent les biais potentiels induits par les échantillonneurs de type liquide. / Different types of air samplers are available to harvest bioaerosols. They all have their advantages and disadvantages, but of these types, one in particular is likely to introduce bias in the treatment and analysis of the results. Liquid-based samplers see a portion of their collection fluid evaporate during operation, which would favor either the loss of bioaerosols by re-aerosolization or their concentration in the fluid. Very little knowledge is known about re-aerosolization, concentration and their effects on results. The main purpose of this study was to document how the evaporation of the collection fluid impacts air sampling. In vitro experiments, in which collection vessels from two liquid samplers (Coriolisμ® and BioSampler®) were inoculated with known bacterial consortia, concluded that reaerosolization and concentration are complex phenomena. Indeed, they are difficult to predict and seem influenced by evaporation, the bacterial genus, the hydrophobicity of the bacterial membrane, the interaction with other bacteria, the composition of the collection fluid, the flow and capture mechanism of the sampler. In addition, experiments in a natural environment have made it possible to compare the diversity harvested by the liquid-based and filter-based samplers by high throughput sequencing methods. One of the peculiarities of this study was that a cassette containing a filter was connected to the BioSampler® air outlet to collect the re-aerosolized bacteria during sampling. The results are unequivocal, several bacterial genera are totally re-aerosolized from the BioSampler® collection vessel. More than half of the bacterial genera harvested by the Coriolisμ® differ from those of the BioSampler®, and vice versa. The filter samplers both harvested a similar bacterial diversity. These results are an important contribution to the scientific field since they prove the biases induced by liquid type samplers.

L’hypertension occupe une place de plus en plus prépondérante dans notre société. En effet, selon Statistiques Canada, près de 1 Canadien sur 4 soufrerait d’hypertension en 2019. Si l’hypertension demeure non contrôlée, celle-ci constitue le principal facteur de risque causant les maladies cardiovasculaires. En 2008, l’Organisation Mondiale de la Santé rapportait que 33% des décès dans le monde étaient causés par les maladies cardiovasculaires et que 55% d’entre eux étaient directement attribuables aux complications causées par l’hypertension. Selon l’OMS, une prévention efficace des maladies cardiovasculaires passe par la promotion de saines habitudes de vie ainsi qu’une stratégie efficace de dépistage de l’hypertension. Cette stratégie passe nécessairement par la mesure de la tension artérielle, laquelle s’effectuant majoritairement en utilisant la méthode oscillométrique. Récemment, des études ont démontrées que les mesures ambulatoires échelonnées sur une période de 24 heures permettaient de mieux diagnostiquer l’hypertension. Ces mesures ambulatoires sont effectuées par des appareils spécialisés connus sous l’appellation de moniteurs ambulatoires de la pression artérielle (MAPA). Or, ces appareils emploient des algorithmes propriétaires afin d’estimer la tension systolique et diastolique et ne permettent pas d’obtenir le signal oscillométrique brut. Cela rend, par conséquent, impossible la constitution d’une base de données de signaux ou encore évaluer les algorithmes d’estimation de la tension systolique et diastolique qui sont pourtant nombreux dans la littérature. Nous proposons alors le concept d’un appareil de mesure de la tension artérielle dont les caractéristiques rendent son utilisation propice dans un contexte ambulatoire. Léger, ergonomique et compact, l’appareil peut être installé à même le brassard et le signal oscillométrique est envoyé directement à une station de base par un lien sans-fil Bluetooth Low Energy. Qu’il s’agisse d’un téléphone intelligent, une tablette, un ordinateur portatif ou encore un appareil spécialisé, la station de base peut alors sauvegarder les données et constituer une base de données de signaux oscillométriques afin d’évaluer qualitativement les algorithmes d’estimation de la tension systolique et de la tension diastolique proposés par la littérature. / Hypertension is taking an increasingly prominent place in our society. In fact, almost 1 in 4 Canadians are suffering from hypertension in 2019 according to Statistics Canada and constitutes the main risk factor that leads to cardiovascular diseases if left uncontrolled. In 2008, the World Health Organization (WHO) reported that 33% of deaths worldwide were due to cardiovascular disease and 55% of them were directly attributable to complications caused by hypertension. Still according to the WHO, effective cardiovascular diseases prevention involves promoting healthy lifestyles and an effective hypertension screening strategy. This strategy necessarily implies the measurement of blood pressure, which is mainly carried out using the oscillometric method. Recently, studies have shown that ambulatory measurements over a 24-hour period can better diagnose hypertension. These ambulatory measurements are done by specialized devices known as ambulatory blood pressure monitors (ABPM). However, these devices use proprietary algorithms that estimate the systolic and diastolic pressure and does not allow to obtain the raw oscillometric signal. Thus, those devices can’t be used to build a signal database in a way that blood pressure estimation algorithms found in literature can be assessed. We therefore propose the design of a light, ergonomic and compact ambulatory blood pressure measurement device whose characteristics makes it ideal for use in ambulatory contexts. The device can be installed directly on the cuff and the oscillometric signal is sent to a base station through a Bluetooth Low Energy link. Whether it is a smartphone, a tablet, a laptop or a specialized device, the base station can save the data and build a database of oscillometric signals in order to qualitatively assess systolic and diastolic blood pressure estimation algorithms proposed by the literature.

L'oxyde nitreux (N₂O) est l'un des gaz à effet de serre (GES) parmi les plus puissants et il joue un rôle important dans le réchauffement global. Pour mesurer les sources à faibles émissions de N₂O, les approches conventionnelles sont souvent sophistiquées et coûteuses et l'approche par échantillonnage à flux passif montre un intérêt. Le but de la présente recherche est d'optimiser la performance de l'échantillonneur à flux passif de Godbout et al. (2006) et Gaudet (2005) dans les différentes étapes de son utilisation : le conditionnement de l'appareil, l'adsorption et la désorption du N₂O. L'échantillonneur de Godbout et al. (2006) et Gaudet (2005) utilise une couche de 2 mm de zéolite pour adsorber le N₂O. Lorsque l'air passe à travers l'échantillonneur à une vitesse proportionnelle à la vitesse de l'air à l'extérieur, la zéolite adsorbe le N₂O. Par la suite, le N₂O contenu dans l'adsorbant est désorbé thermiquement. La concentration de gaz est déterminée à l'aide d'un chromatographic à gaz et ensuite, la masse désorbée est calculée afin d'obtenir la valeur de l'émission de N₂O. Dans le cadre de cette étude, l'échantillonneur a été étanchéifié et modifié pour en faciliter l'assemblage. L'épaisseur de l'adsorbant a été augmentée à 4, 6 et 8 mm, ce qui a permis d'augmenter sa capacité d'adsorption de 96, 187 et 275 % respectivement. Les résultats de l'évaluation de la performance de l'échantillonneur modifié montrent une augmentation de l'efficacité d'adsorption de 91 % (Gaudet 2005) à 96,5, 98,3, 98,3 et 98,4 % et une augmentation de l'efficacité de désorption de 68 % à 83 %, de 57 % à 75 %, de 45 % à 82 % et de 30 % à 74 % pour les échantillonnées pourvus de couches de 2, 4, 6 et 8 mm respectivement. Également, la conception des montages et des modes opératoires ont permis à l'échantillonneur d'obtenir des mesures avec une exactitude moyenne de 77,3 % et une variabilité moyenne de 13,6 %. Suite aux résultats, il est possible d'affirmer que les modifications apportées à l'échantillonneur et aux procédures d'analyse ont permis d'améliorer ses performances et de faire progresser son développement.

Cette recherche est centrée sur l’optimisation des réglages au cours de la ventilation artificielle ou ventilation mécanique (support respiratoire fourni aux patients atteints d’insuffisance respiratoire aigüe ou chronique, aux patients opérés ou aux patients dans le coma) avec des outils innovants. Nous avons développé et évalué un outil totalement innovant et original permettant de mesurer la taille des patients alités sous ventilation artificielle et de fournir au clinicien en charge du patient les données pour appliquer une ventilation protectrice. En effet, nous avons démontré l’importance de la taille pour optimiser ce réglage, comparé les méthodes de mesure traditionnelles à des méthodes alternatives pour mesurer les patients alités, et conclu que les méthodes alternatives étaient au moins aussi précises mais plus faciles à utiliser en pratique. Finalement, nous avons développé un outil optique original utilisable avec un iPhone permettant de faciliter la tâche du clinicien pour régler des volumes courants sécuritaires. L’idée de ce projet de doctorat est basée sur la nécessité de l’automatisation de la ventilation mécanique. Il existe un véritable bouleversement en ventilation mécanique depuis quelques années: l’apparition de systèmes réglant automatiquement certains paramètres majeurs du ventilateur sans intervention humaine. Ce virage est lié à un autre bouleversement: le doublement prévu du nombre de patients ayant recours à la ventilation mécanique d’ici à une quinzaine d’années. L’augmentation prévisible du nombre de patients sous ventilation mécanique sans augmentation du nombre de cliniciens à même de prendre en charge ces patients, est un problème majeur de santé publique. Cette augmentation est liée à la pyramide des âges et à la sévérité croissante des patients traités qui présentent de plus en plus de comorbidités. D’autre part, ces systèmes automatisés permettront de réaliser de façon automatisée le « transfert de connaissance ». En effet, il a bien été démontré les difficultés de mise en place des recommandations cliniques. L’utilisation de systèmes automatisés de ventilation pourrait permettre d’implémenter automatiquement les recommandations dans ce domaine et ainsi de réaliser automatiquement le transfert des connaissances. Par exemple, la nécessité de réduire le volume courant au cours du syndrome de détresse respiratoire aigüe (SDRA) pour réduire les lésions induites par la ventilation et la mortalité a été bien démontrée mais les difficultés d’application de ces mesures ont été rapportées dans de nombreuses études. Nous nous sommes concentrés sur ce problème en apparence simple : mesurer simplement les patients sous ventilation artificielle, calculer le poids prédit et le volume courant à utiliser chez les patients. Ce nouveau système pourra probablement aider les cliniciens pour appliquer chez un grand nombre de patients la ventilation protectrice et ainsi réduire les complications associées à la ventilation mécanique. / This research focuses on artificial ventilation or mechanical ventilation (respiratory support provided to patients with acute respiratory failure or chronic patients or operated patients in a coma) under the direction of Dr. François Lellouche at the Research Center of the Quebec Herat and Lung Institute. This research project has several themes: the automation of mechanical ventilation, the technology assessment of material used during mechanical ventilation and weaning from mechanical ventilation. My PhD project is based on the automation of mechanical ventilation (MV). There has been a revolution happening in mechanical ventilation for several years: the emergence of systems without human intervention that automatically adjust certain key parameters such as fan pressure used during the inspiratory phase or frequency of the fan cycles dispensed to patients. This move anticipates another major factor occurring in the health care system: the expected doubling of the number of patients using mechanical ventilation within the next fifteen years. The expected increase in the number of patients on mechanical ventilation without increasing the number of clinicians able to take care of these patients will be a major public health problem. This increase is related to the age and increasing severity of mechanically ventilated patients who have more co-morbidities. On the other hand, these automated systems enable automated knowledge translation (KT). It has been demonstrated that the implementation of clinical guidelines also encounters many barriers. We hope that our automated KT system will help implement recommended lower tidal volumes. For example, the need to reduce the tidal volume during acute respiratory distress syndrome (ARDS) in patients to reduce injuries and mortality has been well documented, but the difficulties in applying these measures have been reported in many studies. We focused on this seemingly simple problem: simply measuring patients with artificial ventilation, calculating the predicted body weight and the tidal volume to use for patients.

La vérification de nettoyage des équipements pharmaceutiques permet de déterminer si la concentration du résidu sur la surface est inférieure à une limite acceptable afin de limiter la contamination croisée. La façon de procéder est de prélever un échantillon sur la surface par écouvillon et de l’analyser par chromatographie liquide à haute performance. Le problème avec cette approche est qu’il peut s’écouler jusqu’à 2 jours avant que le résultat soit obtenu et, durant ce temps, l’équipement nettoyé ne peut être libéré pour produire un autre lot de médicaments. Il existe une opportunité pour le développement d’une nouvelle méthode analytique permettant la quantification en temps réel et sans prise d’échantillon. La nouvelle méthode évaluée utilise la fluorescence ciblée pour la quantification directe de l’ibuprofène. Dans cette preuve de concept, les différents paramètres pouvant influencer le signal sont évalués. La façon de préparer les standards pour l’étalonnage de l’appareil (TraC) est déterminée ainsi que la façon de les analyser. Une première courbe d’étalonnage pour des surfaces en acier inoxydable est validée lors d’une collecte de données in situ et il est déterminé qu’il est impossible d’évaluer la propreté de certains équipements dû à la limite de quantification du TraC et que le TraC possède un biais positif par rapport à la méthode traditionnelle. Suite à cette étude, l’appareil a subi des modifications, une nouvelle courbe d’étalonnage est réalisée et la limite de quantification est réduite. Il est déterminé que la méthode est exacte (pourcentage de récupération situé entre 85 et 115%), précise (écart-type relatif inférieur à 5%) et que les excipients testés n’ont aucun impact sur le signal. L’étalonnage sur l’aluminium, le bronze, le polypropylène et le laiton est réalisé. La preuve de concept pour l’utilisation du TraC pour la quantification de l’ibuprofène est démontrée et il est recommandé d’implanter la méthode dans une première usine. / Cleaning verification is used to assess the cleanliness of pharmaceutical process equipment. Cleanliness is established when the concentration of the residue of a pharmaceutical ingredient is lower than an acceptance limit. The method used to perform this verification consists of collecting a sample using a swab, and to analyze it using high performance liquid chromatography. The issue with this method is that it can take up to 2 days before the results are obtained, and before the equipment can be released for the production of another batch of drugs. Therefore, there is an opportunity to develop a new analytical method to quantify cleanliness in real-time without sampling (contactless). The new method investigated in this thesis uses fluorescence for direct quantification of ibuprofen residue. In this proof of concept, the impact of various parameters on the fluorescence signal was assessed. The best way to prepare the standards and how to analyze them with the instrument (the TraC) were determined. Following the verification of a first calibration curve using in situ data collection, the equipment was modified to allow the evaluation of equipment with an acceptance limit lower than the quantification limit of the TraC. The plant tests also revealed that the TraC always gives a higher concentration than the traditional method. An upgraded unit was calibrated, and the limit of quantification was lowered. It was established that the method is accurate (recovery is between 85 and 115%) and precise (relative standard deviation is lower than 5%), and that the excipients studied have no impact on the signal. Calibration curves were also built for aluminum, bronze, polyethylene and brass. Finally, the proof of concept for the use of the TraC for the cleaning verification of ibuprofen was demonstrated, and it is recommended to implement the method at a first plant.

Ce travail porte sur la conception de capteurs de taux de rétention d’air (εg) pour une colonne de flottation de laboratoire. Ces capteurs sont ensuite comparés à diverses méthodes de mesure du taux de rétention d’air existantes dans le but de la conduite automatisée d’une colonne de flottation de 2 ¼’’ de diamètre et de 7 mètres de hauteur. Afin de valider ces capteurs, les variables suivantes ont été manipulées : la conductivité de la phase liquide, le débit d’air, le pourcentage solide et le dosage du moussant. Deux méthodes ont été implantées : celle dite de “l’addition de standard’’ modifiée et celle qui est une modification de la méthode de la cellule siphon (McGill). Ces méthodes ont été validées en comparant leurs résultats avec ceux obtenues par l’isolement d’une section de colonne. La cellule siphon modifiée donne de bons résultats sur une large plage de taux de rétention d’air (TRA). La calibration plus ardue de la méthode d’addition de standard modifiée rend la mesure du taux de rétention d’air moins juste. En général, une fraction volumique élevée de standard (~60%) donne de meilleurs résultats, particulièrement lorsque εg ≤ 10%. Une valeur plus élevée de TRA provoque trop de turbulence. Lors des tests, il s’est avéré impossible d’obtenir de bons résultats avec la méthode conventionnelle d’addition de standard (εstd = 45%) car le capteur montre peu de sensibilité aux changement de conductivité. Ce mémoire se veut aussi un résumé de ce qui a été fait à propos de la mesure du taux surfacique de bulle (Sb), de la mesure du diamètre des bulles (db) par l’entremise d’un capteur en continu (bubble viewer) et du drift flux analysis. Un prototype du bubble viewer de McGill adaptée à la colonne de laboratoire a aussi été proposé. / This work presents the design of different gas hold-up (εg) sensors with a laboratory flotation column. These sensors are compared to existing gas hold-up measurement methodologies for the automatic control of a flotation column with an internal diameter of 2 1/4” and a 7 meters length. For the purpose of design validation, the following parameters were tested: liquid conductivity, air flow, percent solids and frother addition. Two methods were tested: the modified standard addition and the modified syphon cell (McGill). These methods were validated with the isolation of a column section. The modified syphon cell gives good results on a large range of gas hold-ups. The problematic calibration of the modified standard addition method results in a less accurate hold-up measurement. In general, a combination of high volumetric fraction of standard (~60%) with a low gas hold-up give good results. An elevated high gas hold-up causes turbulence in the sensor. The standard addition standard method (εstd = 45%) gave unreliable results due to a lack of sensitivity to conductivity changes. A summary of the research relating to the surface bubble area flux and the bubble diameter is also presented in this master thesis. A bubble viewer prototype for a column flotation was designed based on the McGill bubble viewer. / Este trabajo presenta el diseño de diferentes sensores de hold-up de gas (εg) para una columna de flotación de laboratorio. Estos sensores fueron comparados con métodos de medición existentes para el control automático de una columna de flotación de 2 ¼” de diámetro interno y 7 metros de largo. Para la validación del diseño, se analizaron los siguientes parámetros: conductividad del líquido, flujo de aire, porcentaje de sólidos y adición de espumante. Dos métodos fueron estudiados: adición modificada de standard y la celda sifón modificada (McGill). Estos métodos fueron validados mediante el aislamiento de una sección de la columna. La celda sifón modificada da buenos resultados en un amplio rango de hold-up de gas. La difícil calibración del método de adición standard modificado genera mediciones de hold-up de gas menos precisas. En general, la combinación de una alta fracción volumétrica de standard (~60%) con un bajo hold-up de gas da buenos resultados. Un elevado hold-up de gas causa turbulencia en el sensor. El método de adición de standard (εstd = 5%) dió resultados no confiables debido a la falta de sensibilidad a cambios de conductividad Un resumen de la investigación sobre la tasa de superficie de burbujas y el diámetro de burbuja es también presentado en esta memora. Un prototipo de visor de burbuja para una columna de flotación fue diseñado basado en el visor de burbujas de McGill.