Background: Topical negative pressure wound therapy (TNPWT) is a regularly used method in modern wound treatment with a growing and diverse potential for clinical use. So far positive effects on microcirculation have been observed and examined, although precise statements on the underlying mechanism appear unsatisfying. Objective: The aim of our study was to extend the understanding of the effect of TNPWT on tissue perfusion and determine the time frame and the extent to which the tissue perfusion changes due to TNPWT. Material and methods: TNPWT was applied to the anterior thighs of 40 healthy individuals for 30 min, respectively. Before and up to 90 min after the application, measurements of the amount of regional haemoglobin (rHb), capillary venous oxygen saturation (sO2), blood flow (flow) and velocity were conducted with spectrophotometry (combining white light spectrometry and laser Doppler spectroscopy) within two different depths/skin layers. A superficial measuring probe for depths up to 3 mm and a deep measuring probe for up to 7 mm were used. Results: All parameters show significant changes after the intervention compared to baseline measurements. The greater effect was seen superficially. The superficially measured rHb, sO2 and flow showed a significant increase and stayed above the baseline at the end of the protocol. Whereas deeply measured, the rHb initially showed a decrease. The flow and sO2 showed a significant increase up to 60 min after the intervention. Conclusion: The application of TNPWT on healthy tissue shows an increase in capillary-venous oxygen saturation and haemoglobin concentration of at least 90 min after intervention. A possible use in clinical practice for preconditioning to enhance wound healing for high-risk patients to develop wound healing disorder, requires further studies to investigate the actual duration of the effect.

This thesis presents fundamental research in the field of laser vibrometry for the application to vibration measurements. A key concern for laser vibrometry is the effect of laser speckle which appears when a coherent laser beam scatters from an optically rough surface. The laser vibrometer is sensitive to changes in laser speckle which result from surface motions not in the direction of the incident beam. This adds speckle noise to the vibrometer output which can be indistinguishable from the genuine surface vibrations. This has been termed ‘pseudo-vibration' and requires careful data interpretation by the vibration engineer. This research has discovered that measurements from smooth surfaces, even when no identifiable speckle pattern is generated, can produce noise and therefore reference to speckle noise, in such circumstances, is inappropriate. This thesis has, therefore, adopted the more general term of pseudo-vibration to include noise generated from any surface roughness or treatment, i.e. including but not limited to speckle noise. This thesis develops and implements novel experimental methods to quantify pseudovibration sensitivities (transverse, tilt and rotation sensitivity) with attention focussed on commercially available laser vibrometers and consideration is given to a range of surface roughnesses and treatments. It investigates, experimentally, the fundamental behaviour of speckles and attempts to formulate, for the first time, a relationship between changes in intensity to pseudo-vibration sensitivity levels. The thesis also develops and implements models for computational simulation of pseudo-vibrations using the fundamental behaviour of speckles. The combination of experimentation and simulation improves current understanding of the pseudo-vibration mechanisms and provides the vibration engineer with a valuable resource to improve data interpretation. Two experimental methods of quantifying pseudo-vibration sensitivity are developed and successfully applied in the evaluation of transverse, tilt and rotation sensitivity for two models of commercial laser vibrometer. These evaluations cover both single beam (translational vibration measurement) and parallel beam (for angular vibration measurement) modes. The first method presented requires correction of the vibrometer measurement with an independent measurement of genuine velocity to produce an iii apparent velocity dominated by the required noise components. The second method requires a differential measurement using two vibrometers to cancel common components such as genuine velocity, leaving only uncorrelated noise from each measurement in the resulting apparent velocity. In each case, a third measurement is required of the surface motion component causing pseudo-vibration and this is used to normalise the apparent velocity. Pseudo-vibration sensitivity is then presented as a map showing the spectral shape of the noise, as a mean and standard deviation of harmonic peaks in the map and as a total rms level across a defined bandwidth. The simulations employ a novel and effective approach to modelling speckle evolution. Transverse and tilt sensitivity are predicted for the first time and are verified by the experimental study. They provide the vibration engineer with the potential to estimate pseudo-vibrations using a simple piece of software. The laser beam spot diameter has a large influence on the pseudo-vibration sensitivity. Transverse sensitivity has been quantified as around 0.03% and 0.01% (per order) of the transverse velocity of the surface for beam spot diameters of 100 μm and 600 μm respectively. Larger beam spots have been shown to significantly reduce transverse sensitivity and measurements from smoother surfaces have also shown a reduced level of transverse sensitivity. Tilt sensitivity has been quantified at about 0.1 μms-1/degs-1 and 0.3 μms-1/degs-1 (per order) of angular velocity of the surface for beam spot diameters of 100 μm and 600 μm respectively. Smaller beam spot diameters significantly reduce tilt sensitivity. The surface roughness or treatment has been shown to have little effect on the level of tilt sensitivity. Rotation sensitivity has been quantified at approximately 0.6 μms- 1/rads-1 and 1.9μms-1/rads-1 (per order) of rotation velocity of the rotor for 90 μm and 520 μm. Smaller beam spot diameters have shown a significant reduction in rotation sensitivity and measurements on smoother surfaces have shown a reduced rotation sensitivity. Focussing the laser beam approximately on the rotation axis has also shown a significant reduction in rotation sensitivity. Parallel beam rotation sensitivity has been quantified at 0.016 degs-1/rads-1 and it is demonstrated that this can adequately be estimated using the single beam rotation sensitivity.

Ce travail de thèse vise à étudier expérimentalement les mécanismes d'interaction entre les structures de la turbulence et une phase dispersée (gaz ou vapeur) dans une expérience de Taylor Couette avec rotation du cylindre intérieur. Cette étude a été réalisée pour des régimes d'écoulement correspondant aux régimes chaotique (Ta=780), faiblement turbulent (Ta=1000) et turbulent (Ta=4500). La phase dispersée sous forme de bulles, de tailles variées, a été introduite soit par ventilation par agitation de la surface libre, soit par injection associée à une mise en dépression de l'installation. L'intrusion de sondes optiques doubles a permis de caractériser l'arrangement de la phase dispersée (localisation des bulles dans l'entrefer) ainsi que le taux de vide, la taille et la vitesse des bulles. Afin de caractériser la dynamique de l'écoulement, des visualisations couplées à des mesures du champ de vitesse par vélocimétrie Laser Doppler ont été effectuées dans l'entrefer. Des comparaisons fines entre la dynamique du liquide en présence de bulles et celle obtenue en écoulement monophasique ont permis de mettre en évidence les interactions et les mécanismes de couplages ou d'échange entre la structure de l'écoulement et la phase dispersée. En ce qui concerne l'arrangement de la phase dispersée, les résultats ont montré que les bulles de taille millimétrique sont en partie capturées par les cellules de Taylor, une cellule sur deux et en partie localisées dans les zones de jet (outflow) près du cylindre intérieur. Les bulles sub-millimétriques sont essentiellement localisées en région de outflow près du cylindre intérieur mais de manière plus diffuse dans l'entrefer. En ce qui concerne les mécanismes d'interaction entre les bulles et la dynamique du champ de vitesse liquide, il a été montré que les bulles localisées au coeur des cellules contribuent à stabiliser l'écoulement par augmentation de la vorticité alors que les bulles localisées en proche paroi du cylindre intérieur (dans la zone de jet) contribuent à développer la turbulence par augmentation du cisaillement dépendant de la taille des bulles. On a observé globalement un gain d'énergie cinétique turbulente en écoulement diphasique de Taylor Couette principalement dû au travail de cisaillement.

Cette étude expérimentale et numérique porte sur la caractérisation des écoulements de type rotor-stator soumis à un flux axial selon deux angles: turbulence et stabilité.<br /><br />De nouvelles mesures par LDA sont comparées aux prévisions d'un modèle avancé de transport des tensions de Reynolds essentiellement pour les écoulements turbulents à couches limites séparées. Cette confrontation a permis d'approfondir les propriétés des écoulements confinés soumis à une forte rotation. Dans le cas d'une cavité fermée ou lorsqu'un flux centripète est imposé, la structuration de l'écoulement est de type Batchelor: la couche limite du rotor et celle du stator sont séparées par un noyau central en rotation. La vitesse tangentielle dans le noyau est proportionnelle à la vitesse locale du disque avec un coefficient de proportionnalité K. Ce coefficient peut être déterminé à partir d'un coefficient local de débit selon une loi analytique dont les deux coefficients dépendent uniquement du taux de prérotation du fluide. Cette loi est indépendante de l'espace interdisque et de la géométrie. Pour de forts flux centrifuges, la structuration de l'écoulement devient de type Stewartson avec une couche limite unique sur le rotor. La transition entre ces deux structurations peut être caractérisée par un nombre de Rossby basé sur l'espace radial entre le rotor et le cylindre extérieur. Cette transition est continue et indépendante de la géométrie de la cavité. La turbulence est concentrée dans les couches limites et augmente du centre vers la périphérie du disque. Lorsqu'un flux est imposé, la zone relaminarisée proche de l'axe observée en cavité fermée, disparaît et la turbulence est maximale près des zones d'entrée et de sortie du fluide.<br /><br />L'influence d'un flux sur la stabilité des écoulements de type Couette de torsion à couches limites jointes, de type mixte et de type Batchelor a également été étudiée à partir de visualisations de l'écoulement. Les réseaux de cercles concentriques et de spirales mais aussi les ondes solitaires et les spots turbulents observés en cavité fermée subsistent en présence d'un flux mais les seuils d'apparition et de disparition sont décalés. De nouvelles instabilités essentiellement sous la forme de spirales apparaissent également. Une instabilité de type ``crossflow'', générique de ce type d'écoulement, a été observée. Elle se développe sous la forme de spirales positives, notées RSJ2, localisées en périphérie de la cavité. Elle est due au point d'inflexion dans le profil axial de la composante radiale de la vitesse.

Ce travail de recherche s'inscrit dans la continuité des travaux déjà effectués dans l'équipe thermoacoustique du Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine (LAUM, UMR CNRS 6613) depuis 1995, et vise à apporter une meilleure compréhension des phénomènes physiques qui sont mis en jeu dans les machines thermoacoustiques. Le mémoire de thèse est divisé en deux parties, concernant toutes deux des systèmes basés sur des résonateurs acoustiques à géométrie annulaire. La première partie de ce travail concerne l'étude des écoulements redressés (aussi appelés « vent acoustique ») prenant place dans les résonateurs annulaires à ondes progressives lors de la génération d'une onde acoustique de fort niveau. Ce phénomène non linéaire, connu depuis plusieurs décennies, a fait l'objet de nombreux travaux théoriques. Cependant, la grande majorité des travaux effectués sur ce sujet concerne des systèmes acoustiques à ondes stationnaires, et très peu d'équipes de recherche ont réussi à mettre en œuvre une instrumentation permettant d'accéder à la mesure fine des écoulements redressés. L'originalité des travaux menés dans le cadre de ce travail est notamment liée au dispositif acoustique développé, à savoir un résonateur annulaire dans lequel un champ acoustique peut être entretenu au moyen de deux haut-parleurs judicieusement placés le long du guide d'onde et contrôlés en phase et en amplitude afin de donner lieu à une onde acoustique de nature progressive. Un modèle analytique du champ acoustique et de l'écoulement redressé prenant place dans ce type de système est tout d'abord présenté. Une chaîne de mesure par Vélocimétrie Laser Doppler est ensuite mise au point et validée. Cette chaîne de mesure permet d'accéder simultanément à la vitesse particulaire acoustique et à la vitesse au vent acoustique dans le dispositif mentionné ci-dessus. Les résultats de mesure obtenus montrent que la courbure du résonateur a une influence sur le profil de vitesse de l'écoulement redressé sur une section du résonateur. Il est également vérifié que la vitesse moyenne sur une section du guide d'onde est proportionnelle au carré de la pression acoustique, et que les vitesses mesurées sont de plus proches de celles prévues par le modèle. La seconde partie de ce travail porte sur l'étude d'un système basé sur l'architecture d'un moteur thermoacoustique annulaire dans lequel la présence de deux haut-parleurs contrôlés en amplitude et en phase permet de modifier la structure spatiale du champ acoustique. Ces travaux préliminaires ont pour objet d'étudier la possibilité de contrôler en temps réel la distribution spatiale du champ acoustique, et par voie de conséquence l'amplification thermoacoustique prenant lieu dans le noyau thermoacoustique. Les résultats de mesure de la distribution spatiale du champ acoustique dans le guide d'onde permettent de déterminer la puissance acoustique globale disponible et par suite, le rendement de la machine. Ces mesures sont réalisées lorsque le système de contrôle actif est en fonctionnement ou non. Les résultats de cette étude préliminaire montrent que le système de contrôle actif de l'amplification thermoacoustique mis en place peut permettre, sous certaines conditions, d'augmenter significativement le rendement du générateur d'ondes.

<p>The gastric mucosa is frequently exposed to endogenously secreted hydrochloric acid of high acidity. Gastric mucosal defense mechanisms are arranged at different levels of the gastric mucosa and must work in unison to maintain its integrity. </p><p>In this thesis, several mechanisms underlying gastric mucosal resistance to strong acid were investigated in anesthetized rats and mice. The main findings were as follows:</p><p>Only when acid secretion occurred did the pH gradient in the mucus gel withstand back-diffusion of luminal acid (100 mM or 155 mM HCl), and keep the juxtamucosal pH (pH_jm) neutral. Thus, when no acid secretion occurred and the luminal pH was 0.8-1, the pH gradient was destroyed. </p><p>Bicarbonate ions, produced concomitant with hydrogen ions in the parietal cells during acid secretion and blood-borne to the surface epithelium, were carried transepithelially through a DIDS-sensitive transport. </p><p>Prostaglandin-dependent bicarbonate secretion seemed to be less important in maintaining a neutral pH_jm. </p><p>Removal of the loosely adherent mucus layer did not influence the maintenance of the pH_jm. Hence, only the firmly adherent mucus gel layer, approximately 80µm thick, seemed to be important for the pH_jm. </p><p>Staining of the mucus gel with a pH-sensitive dye revealed that secreted acid penetrated the mucus gel from the crypt openings toward the gastric lumen only in restricted paths (channels). One crypt opening was attached to one channel, and the channel was irreversibly formed during acid secretion. </p><p>Gastric mucosal blood flow increased on application of strong luminal acid (155 mM HCl). This acid-induced hyperemia involved the inducible but not the neural isoform of nitric oxide synthase. These results suggest a novel role for iNOS in gastric mucosal protection and indicate that iNOS is constitutively expressed in the gastric mucosa. </p><p>It is concluded that a pH gradient in the gastric mucus gel can be maintained during ongoing acid secretion, since the acid penetrates the mucus only in restricted channels and bicarbonate is carried from the blood to the lumen via a DIDS-sensitive transporter.</p>

The gastric mucosa is frequently exposed to endogenously secreted hydrochloric acid of high acidity. Gastric mucosal defense mechanisms are arranged at different levels of the gastric mucosa and must work in unison to maintain its integrity. In this thesis, several mechanisms underlying gastric mucosal resistance to strong acid were investigated in anesthetized rats and mice. The main findings were as follows: Only when acid secretion occurred did the pH gradient in the mucus gel withstand back-diffusion of luminal acid (100 mM or 155 mM HCl), and keep the juxtamucosal pH (pHjm) neutral. Thus, when no acid secretion occurred and the luminal pH was 0.8-1, the pH gradient was destroyed. Bicarbonate ions, produced concomitant with hydrogen ions in the parietal cells during acid secretion and blood-borne to the surface epithelium, were carried transepithelially through a DIDS-sensitive transport. Prostaglandin-dependent bicarbonate secretion seemed to be less important in maintaining a neutral pHjm. Removal of the loosely adherent mucus layer did not influence the maintenance of the pHjm. Hence, only the firmly adherent mucus gel layer, approximately 80µm thick, seemed to be important for the pHjm. Staining of the mucus gel with a pH-sensitive dye revealed that secreted acid penetrated the mucus gel from the crypt openings toward the gastric lumen only in restricted paths (channels). One crypt opening was attached to one channel, and the channel was irreversibly formed during acid secretion. Gastric mucosal blood flow increased on application of strong luminal acid (155 mM HCl). This acid-induced hyperemia involved the inducible but not the neural isoform of nitric oxide synthase. These results suggest a novel role for iNOS in gastric mucosal protection and indicate that iNOS is constitutively expressed in the gastric mucosa. It is concluded that a pH gradient in the gastric mucus gel can be maintained during ongoing acid secretion, since the acid penetrates the mucus only in restricted channels and bicarbonate is carried from the blood to the lumen via a DIDS-sensitive transporter.

aLa technique de fluxmétrie laser Doppler (LDF), est basée sur l'élargissement spectral d'une lumière monochromatique, qui interagit avec les globules rouges en mouvement dans le tissu. La densité spectrale de puissance de la lumière rétro-diffusée peut être utilisée pour l'estimation de la perfusion microvasculaire du tissu. L'objectif principal de ce travail est l'exploration de l'information contenue dans ce signal pour comprendre les phénomènes physiologiques qui se manifestent dans la microcirculation et de proposer des solutions d'aide au diagnostic des pathologies correspondantes. Le problème d'aide à la décision peut se présenter en étapes d'extraction de caractéristiques, réduction de dimensions et reconnaissance de formes. La représentation du signal est une étape cruciale pour l'interprétation et la prise de décision. Dans ce travail, la transformée en S, une représentation temps-fréquence linéaire qui surpasse le problème de la transformée de Fourier à fenêtre glissante de longueur fixe et qui corrige aussi la notion de phase dans la transformée en ondelettes pour l'analyse des signaux non stationnaires, est présentée. Cette transformée fournit un espace très convenable pour l'extraction de caractéristiques et la localisation en temps et en fréquences de l'information discriminante dans le signal LDF. Cette nouvelle approche a permis, entre autres, d'analyser les cinq fréquences caractéristiques contenues dans les signaux LDF et d'apporter une contributionà l'appréhension des signaux d'hypérémie réactionnelle. Du fait que les représentations temps-fréquence linéaires ont une dimension élevée, leur succès repose sur une forme appropriée de réduction e dimensions. La décomposition en valeurs singuliµeres des coe±cients du plan temps-fréquence se montre très prometteuse pour garder les informations pertinentes du signal et rejeter celles qui ne le sont pas. Ses vecteurs singuliers reflètent le comportement spectral dans le temps des différentes activités physiologiques présentes dans le signal de fluxmétrie laser Doppler.

Le champ proche des jets est une zone où cohabitent des contributions de pression de nature hydrodynamique et acoustique. Leurs caractéristiques sont méconnues, conduisant à une définition controversée des frontières de cette région ainsi qu'à l'impossibilité d'y prédire les niveaux de pression effectivement rencontrés. Cette zone présente un fort intérêt pour l'étude de la dynamique du jet ainsi que pour celle du rôle que peuvent jouer les structures cohérentes dans les mécanismes de génération de bruit aéroacoustique. L'étude présentée ici porte sur un jet subsonique, de nombre de Mach Mj=0,3, et un jet supersonique, Mj=1,4. Elle s'appuie sur des mesures acoustiques en champs proche et lointain ainsi que des mesures de pression champ proche synchrones à des mesures de vitesse dans l'écoulement par vélocimétrie laser à effet Doppler (LDV). Une interaction forte entre les deux contributions de pression est mise en évidence par des pertes de cohérence importantes. Ce phénomène, dont un modèle est proposé, permet de définir précisément la frontière du champ proche par le produit du nombre d'onde et de la position radiale kr=1,3. L'analyse par décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD), sur la base de laquelle est également proposée une méthode de normalisation des données, montre le caractère très cohérent du champ de pression proche à basse fréquence ainsi que l'importance de la prise en compte des contributions azimutales. Une séparation des contributions hydrodynamique et acoustique de pression est obtenue grâce à un filtrage POD. La champ de pression instantanée est déterminé sur une surface entourant le jet grâce à une extension au domaine spectral de l'estimation stochastique linéaire (LSE). Ces données sont utilisées pour estimer le rayonnement acoustique du jet par une formulation intégrale de Kirchhoff ainsi que pour extraire la structuration tridimensionnelle de l'écoulement.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique : Lille 1 : 2004. / N° d'ordre (Lille 1) : 3474. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 98-100.