The thesis aims at investigating the connection between nucleus mechanical characteristics with pluripotency state and differentiation associated with altered cell gene expression levels. The project investigates the deformation characteristics of the cell nucleus during unconfined compression in a 3D cell-seeded agarose constructs. The studies report modification in the mechanical behaviour of the nucleus in different embryonic stem cell phenotypes based on various pluripotent states (naïve or primed states) or following triggering of early differentiation. A multi-scale model is also presented to simulate dynamic details of mechanical perturbation to cells during compression. The first chapter presents a review of the relevant literature to introduce current progress in the related research field and the second chapter describes the general methods used in the thesis including cell culture, agarose construct preparation, construct compression and microscopy recording. The third chapter presents findings of studies involving the application of compression to embryonic stem cells in naïve and primed sate within agarose scaffolds. A range of parameters relating to the relative cell/nucleus morphological modifications are recorded with analysis and discussion. Chapter four presents studies that investigate the early differentiation of embryonic stem cells from either the naïve and primed pluripotency, achieved by altering cell culture condition, and further reveals the nuclear mechanical characteristic changes. The fifth chapter describes a multi-scale model developed to simulating the 3D cell-seeded agarose compression reported in previous chapters. This model is also used to estimate cell mechanical parameters and show accurate deformation detail in different locations within the construct. A final discussion of the thesis is provided in chapter 6 with a plan for future work.

Disertacijoje taikant eksperimentinius, statistinius, skaitmeninius tyrimo būdus nagrinėjamos apkrauto raumens mechaninės charakteristikos. Pagrindinis tyrimo objektas – skirtingai apkrauto raumens savybės ir elgsena. Šio objekto rezultatai yra svarbūs medicinos diagnostikai ir jų išsami analizė bei interpretacija leidžia išaiškinti raumens darbingumo savybes, prisitaikymo prie apkrovų galimybes bei nuovargio apraiškas darbo metu. Pagrindinis disertacijos tikslas – nustatyti ryšį tarp sveiko raumens biosignalo ir jo mechaninių charakteristikų įvertinant apkrovos dydį laike, ištirti prisitaikymo prie parinktos apkrovos galimybes bei sudaryti metodikas raumens darbingumo charakteristikoms ir mechaninių charakteristikų pokyčiams tirti. Darbe sprendžiami keli uždaviniai: raumens biosignalo energijos ir atliekamo darbo ryšio nustatymas priklausomai nuo žmogaus lyties ir amžiaus, raumens netiesinio dinaminio modelio sudarymas, jo standžio ir dažninių charakteristikų kitimo nuo apkrovos dydžio ir trukmės tyrimas, biosignalo spektrinio tankio sudėties kitimo raumens apkrovimo metu analizė, raumens dinaminio modelio mechaninių charakteristikų pokyčio priklausomybių nuo apkrovimo sąlygų formulavimas, raumens darbingumo kriterijų formavimas ir metodikos raumens prisitaikymui prie apkrovos bei darbingumo atsargai skaičiuoti sudarymas. Disertaciją sudaro šeši skyriai, iš kurių paskutinis – rezultatų apibendrinimas. Pirmajame (įvadiniame) skyriuje nagrinėjamas problemos aktualumas... [toliau žr. visą tekstą] / The main idea of present PhD thesis is an analysis of muscle mechanical characteristics using experimental, statistical and numerical methods. The objects of investigation are properties and behavior of loaded muscle. These objects are essential results of medical diagnostic which require a detail analysis and interpretation for the successive explanation of muscle working features, adaptability to loads and also appearances of fatigue during activities. The aim of work is estimating the ratio between muscle’s, without pathologies, biosignal and its mechatronic characteristics evaluating loading duration, to analyze possibilities of adaptation to the set load size at time, and also to create methodology for calculation of muscle working characteristics and for the research of mechanical characteristics variations. There are few tasks under consideration. First one is an evaluation of relation of biosignal energy and accomplished work on people’s age and gender. Second one is the creation of muscle nonlinear dynamic model, and formation and analysis of its mechanical characteristics shifts with loading size and duration. Next one is an estimation of shifts of biosignal spectral composition as the muscle is loaded. Finally the last task is the formulation of muscle working criterions and creation of the methodology suitable for calculation of muscle adaptation and efficiency reserve. The thesis is divided into six chapters including the conclusion’s chapter. First chapter is... [to full text]

Disertacijoje taikant eksperimentinius, statistinius, skaitmeninius tyrimo būdus nagrinėjamos apkrauto raumens mechaninės charakteristikos. Pagrindinis tyrimo objektas – skirtingai apkrauto raumens savybės ir elgsena. Šio objekto rezultatai yra svarbūs medicinos diagnostikai ir jų išsami analizė bei interpretacija leidžia išaiškinti raumens darbingumo savybes, prisitaikymo prie apkrovų galimybes bei nuovargio apraiškas darbo metu. Pagrindinis disertacijos tikslas – nustatyti ryšį tarp sveiko raumens biosignalo ir jo mechaninių charakteristikų įvertinant apkrovos dydį laike, ištirti prisitaikymo prie parinktos apkrovos galimybes bei sudaryti metodikas raumens darbingumo charakteristikoms ir mechaninių charakteristikų pokyčiams tirti. Darbe sprendžiami keli uždaviniai: raumens biosignalo energijos ir atliekamo darbo ryšio nustatymas priklausomai nuo žmogaus lyties ir amžiaus, raumens netiesinio dinaminio modelio sudarymas, jo standžio ir dažninių charakteristikų kitimo nuo apkrovos dydžio ir trukmės tyrimas, biosignalo spektrinio tankio sudėties kitimo raumens apkrovimo metu analizė, raumens dinaminio modelio mechaninių charakteristikų pokyčio priklausomybių nuo apkrovimo sąlygų formulavimas, raumens darbingumo kriterijų formavimas ir metodikos raumens prisitaikymui prie apkrovos bei darbingumo atsargai skaičiuoti sudarymas. / The main idea of present PhD thesis is an analysis of muscle mechanical characteristics using experimental, statistical and numerical methods. The objects of investigation are properties and behavior of loaded muscle. These objects are essential results of medical diagnostic which require a detail analysis and interpretation for the successive explanation of muscle working features, adaptability to loads and also appearances of fatigue during activities. The aim of work is estimating the ratio between muscle’s, without pathologies, biosignal and its mechatronic characteristics evaluating loading duration, to analyze possibilities of adaptation to the set load size at time, and also to create methodology for calculation of muscle working characteristics and for the research of mechanical characteristics variations. There are few tasks under consideration. First one is an evaluation of relation of biosignal energy and accomplished work on people’s age and gender. Second one is the creation of muscle nonlinear dynamic model, and formation and analysis of its mechanical characteristics shifts with loading size and duration. Next one is an estimation of shifts of biosignal spectral composition as the muscle is loaded. Finally the last task is the formulation of muscle working criterions and creation of the methodology suitable for calculation of muscle adaptation and efficiency reserve.

Nesta dissertação de mestrado analisa-se e compara-se, através de ensaios laboratoriais, o comportamento mecânico e de adesividade de misturas em concreto asfáltico, confeccionadas a partir de ligantes asfálticos modificados e convencionais. O conhecimento e entendimento destas características são de extrema importância, pois refletem diretamente no desempenho do pavimento em serviço. Foram estudadas misturas elaboradas com um ligante convencional e três ligantes modificados por polímeros. Todas as misturas foram dosadas segundo a metodologia Marshall, e submetidas a ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração por compressão diametral, resistência à fadiga com tensão controlada, fluência por compressão uniaxial dinâmico e dano por umidade induzida. Para uma avaliação combinada entre a rigidez e os modelos de fadiga das misturas, também realizou-se uma análise paramétrica de estruturas hipotéticas de pavimentos. Os resultados obtidos mostraram, na maioria dos casos, o melhor comportamento à fadiga das misturas elaboradas a partir de ligantes modificados. Embora pouco consistentes, os resultados de resistência à deformação permanente também indicam a superioridade das misturas modificadas. Entretanto, a mistura com ligante convencional foi a que se mostrou menos suscetível à temperatura nos ensaios de módulo de resiliência. Já os resultados do ensaio de dano por umidade induzida mostraram bom desempenho de todas as misturas, ainda que não se possa quantificar a influência do tipo de ligante sobre eles. / This research analyses and compares, trough laboratory tests, the mechanical and the stripping behavior of asphalt concrete mixtures, prepared with traditional and modified binders. The understanding of these characteristics is extremely important, since they reflect directly on pavements performance. Mixtures prepared with one traditional binder and three polymers modified binders. All mixtures were prepared following the Marshall methodology, and submitted to laboratory tests of resilient modulus, tensile strength, fatigue life (stress controlled), dynamic creep and resistance to moisture damage. In order to assess a combination of fatigue and stiffness modulus of the mixtures, a parametric analysis of hypothetical pavement structures was also done. The results obtained showed, in most cases, best behavior regarding fatigue of the mixtures prepared with modified binders. Although not very consistent, the results of permanent deformations resistance also indicate the superiority of the modified mixtures. However, the conventional binder mixture showed the lowest thermal susceptibility in the resilient modulus tests. The results of moisture damage resistance tests showed good performance for all mixtures, but it is not possible to quantify the influence of the binder type on then.

Nesta dissertação de mestrado analisa-se e compara-se, através de ensaios laboratoriais, o comportamento mecânico e de adesividade de misturas em concreto asfáltico, confeccionadas a partir de ligantes asfálticos modificados e convencionais. O conhecimento e entendimento destas características são de extrema importância, pois refletem diretamente no desempenho do pavimento em serviço. Foram estudadas misturas elaboradas com um ligante convencional e três ligantes modificados por polímeros. Todas as misturas foram dosadas segundo a metodologia Marshall, e submetidas a ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração por compressão diametral, resistência à fadiga com tensão controlada, fluência por compressão uniaxial dinâmico e dano por umidade induzida. Para uma avaliação combinada entre a rigidez e os modelos de fadiga das misturas, também realizou-se uma análise paramétrica de estruturas hipotéticas de pavimentos. Os resultados obtidos mostraram, na maioria dos casos, o melhor comportamento à fadiga das misturas elaboradas a partir de ligantes modificados. Embora pouco consistentes, os resultados de resistência à deformação permanente também indicam a superioridade das misturas modificadas. Entretanto, a mistura com ligante convencional foi a que se mostrou menos suscetível à temperatura nos ensaios de módulo de resiliência. Já os resultados do ensaio de dano por umidade induzida mostraram bom desempenho de todas as misturas, ainda que não se possa quantificar a influência do tipo de ligante sobre eles. / This research analyses and compares, trough laboratory tests, the mechanical and the stripping behavior of asphalt concrete mixtures, prepared with traditional and modified binders. The understanding of these characteristics is extremely important, since they reflect directly on pavements performance. Mixtures prepared with one traditional binder and three polymers modified binders. All mixtures were prepared following the Marshall methodology, and submitted to laboratory tests of resilient modulus, tensile strength, fatigue life (stress controlled), dynamic creep and resistance to moisture damage. In order to assess a combination of fatigue and stiffness modulus of the mixtures, a parametric analysis of hypothetical pavement structures was also done. The results obtained showed, in most cases, best behavior regarding fatigue of the mixtures prepared with modified binders. Although not very consistent, the results of permanent deformations resistance also indicate the superiority of the modified mixtures. However, the conventional binder mixture showed the lowest thermal susceptibility in the resilient modulus tests. The results of moisture damage resistance tests showed good performance for all mixtures, but it is not possible to quantify the influence of the binder type on then.

Nesta dissertação de mestrado analisa-se e compara-se, através de ensaios laboratoriais, o comportamento mecânico e de adesividade de misturas em concreto asfáltico, confeccionadas a partir de ligantes asfálticos modificados e convencionais. O conhecimento e entendimento destas características são de extrema importância, pois refletem diretamente no desempenho do pavimento em serviço. Foram estudadas misturas elaboradas com um ligante convencional e três ligantes modificados por polímeros. Todas as misturas foram dosadas segundo a metodologia Marshall, e submetidas a ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração por compressão diametral, resistência à fadiga com tensão controlada, fluência por compressão uniaxial dinâmico e dano por umidade induzida. Para uma avaliação combinada entre a rigidez e os modelos de fadiga das misturas, também realizou-se uma análise paramétrica de estruturas hipotéticas de pavimentos. Os resultados obtidos mostraram, na maioria dos casos, o melhor comportamento à fadiga das misturas elaboradas a partir de ligantes modificados. Embora pouco consistentes, os resultados de resistência à deformação permanente também indicam a superioridade das misturas modificadas. Entretanto, a mistura com ligante convencional foi a que se mostrou menos suscetível à temperatura nos ensaios de módulo de resiliência. Já os resultados do ensaio de dano por umidade induzida mostraram bom desempenho de todas as misturas, ainda que não se possa quantificar a influência do tipo de ligante sobre eles. / This research analyses and compares, trough laboratory tests, the mechanical and the stripping behavior of asphalt concrete mixtures, prepared with traditional and modified binders. The understanding of these characteristics is extremely important, since they reflect directly on pavements performance. Mixtures prepared with one traditional binder and three polymers modified binders. All mixtures were prepared following the Marshall methodology, and submitted to laboratory tests of resilient modulus, tensile strength, fatigue life (stress controlled), dynamic creep and resistance to moisture damage. In order to assess a combination of fatigue and stiffness modulus of the mixtures, a parametric analysis of hypothetical pavement structures was also done. The results obtained showed, in most cases, best behavior regarding fatigue of the mixtures prepared with modified binders. Although not very consistent, the results of permanent deformations resistance also indicate the superiority of the modified mixtures. However, the conventional binder mixture showed the lowest thermal susceptibility in the resilient modulus tests. The results of moisture damage resistance tests showed good performance for all mixtures, but it is not possible to quantify the influence of the binder type on then.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(地球環境学) / 甲第22815号 / 地環博第202号 / 新制||地環||39(附属図書館) / 京都大学大学院地球環境学舎地球環境学専攻 / (主査)教授 勝見 武, 教授 木村 亮, 准教授 高井 敦史 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Global Environmental Studies / Kyoto University / DFAM

Este estudo teve por objetivo analisar os aspectos estéticos, físicos, mecânicos e de qualidade da superfície usinada da madeira de árvores de Eucalyptus grandis, Eucalyptus urophylla e Eucalyptus dunnii aos 18 anos, tendo como objetivo a sua aplicação na indústria moveleira. Para tanto, foram coletadas três árvores de cada espécie da Estação Experimental de Ciências Florestais (EECF) da ESALQ/USP, localizada em Anhembi-SP. Os ensaios de massa específica aparente, densidade básica, variação dimensional e módulos de ruptura e elasticidade foram realizados de acordo com a NBR 7190/96. Para a análise de qualidade da superfície usinada foram avaliados 48 corpos de prova de cada espécie, aplainados em 7 diferentes velocidades de avanço. Em cada corpo de prova foram feitas 3 leituras, em diferentes posições, com rugosímetro. Foram realizadas análise de variância e testes de médias para cada parâmetro avaliado. Posteriormente, executaram-se as correlações de Pearson entre resultados dos diferentes ensaios. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que as três espécies estudadas apresentam características compatíveis para uso na indústria moveleira, com diferentes aplicações; a madeira de Eucalyptus urophylla apresentou o melhor desempenho em relação à maioria dos parâmetros analisados, o que indica a possibilidade de sua aplicação em grande parte dos componentes de um móvel; o Eucalyptus grandis foi a espécie que apresentou melhor desempenho nos ensaios de variação dimensional, porém apresentou restrições quanto ao uso estrutural e altos valores de coeficiente de variação nos resultados; o Eucalyptus dunnii apresentou maior retratibilidade e pior desempenho em relação à qualidade da superfície usinada, qualificando-se dentre as três espécies estudadas, como a menos indicada para uso em movelaria; as três espécies apresentaram importantes variações das características físicas ao longo do raio; os melhores resultados em relação à qualidade da superfície usinada foram obtidos com baixa velocidade de avanço; pela análise descritiva, os parâmetros de densidade e massa específica aparente são bons indicadores de estabilidade dimensional, desempenho mecânico e qualidade de superfície usinada; os resultados obtidos nas análises e os da bibliografia apontam uma alta variabilidade tecnológica da madeira das três espécies de eucalipto, recomendando a seleção e usos da madeira de clones. / The objective of this work was to analyze the aesthetics aspects, surface quality, physical and mechanical properties of Eucalyptus grandis, Eucalyptus dunnii and Eucalyptus urophylla wood with 18 years-old, aiming to give technical information its best application in furniture production. The material for the tests were three trees of each species, collected at Experimental Campus of Forestry Science from ESALQ/USP at Anhembi/SP. For the physical and mechanical tests the NBR 7190/96 was used. For the surface quality, 48 samples of each species were processed in 7 different forward velocities. In each sample, 3 tests in different positions were done using reliefmeter. Data were evaluated through analysis of variance, tests of comparison of means and Pearson correlation test between the different tests. It was concluded that the three studied species are suitable for furniture production, in different applications; the Eucalyptus urophylla had the best results for most of the realized tests, being suitable for most of the furniture components; the Eucalyptus grandis had the best results on shrinkage test, suitable for rigid joints or the ones with glued pieces and big dimension components, although it had the higher variation coefficient values and the species is not suitable for structure components, due to the low values on the mechanical tests; the Eucalyptus dunnii had the worst results for furniture production, comparing to the other studied, due to it\'s low performance at the shrinkage tests and at the surface quality test;. the three species had important variation trend of physical characteristics for the values on the radial direction, from the pith to the sapwood; the best results for the quality surface were due to the low forward velocity; the basic density and specific gravity parameters have good correlation with the studied characteristics: shrinkage, mechanical performance and surface quality; the results obtained on the analysis and the ones on the references show high technological variability on wood of the three species studied, so it is recommended the selection and use of wood from clones.

Orientador: Cristiane Inácio de Campos / Resumo: O segmento de painéis à base de madeira tem apresentado crescente expansão e competitividade, especialmente com aplicações na indústria moveleira e construção civil. No entanto, para garantir a competitividade os produtos devem apresentar propriedades equivalentes aos concorrentes. Neste contexto o estudo dos materiais ganha espeço, principalmente incorporando o uso da nanotecnologia para melhorar as características dos painéis, ampliando suas aplicações. Com base no exposto definiu-se o objetivo do presente estudo que foi avaliar as propriedades físicas e mecânicas dos painéis MDP a partir da adição de porcentagens distintas (0%, 25%, 50% e 100% em relação à água) de solução aquosa de nanocelulose associada ao adesivo ureia-formaldeído, essa geralmente utilizada na produção dos painéis. Os resultados obtidos permitiram concluir que não houve diferença estatística significativa nas propriedades de densidade e teor de umidade dos painéis em nenhuma das porcentagens adicionadas em comparação ao painel testemunha. A análise de imagens a partir de microscopia eletrônica de varredura permitiu observar uma superfície mais polida, com menor presença de irregularidades o que torna o painel mais adequado para o recebimento de revestimentos. Os testes mecânicos indicaram que não houve diferença estatística significativa para os testes de flexão estática, adesão interna e arrancamento de parafuso. Observou-se que houve uma tendência de redução das propriedades de adesão interna, resistê... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The wood-based panel segment has shown increasing expansion and competitiveness, especially with furniture industry and civil construction applications. However, to ensure competitiveness the products must present equivalent properties to competitors. In this context, the study of materials is gaining momentum, mainly incorporating the use of nanotechnology to improve the panels characteristics, expanding their applications. Based on the foregoing, the aim of the present study was to evaluate the physical properties of MDP panels by adding nanocellulose (in different percentages 0%, 25%, 50% and 100% regarding the water total) to the urea-formaldehyde adhesive in this type of panel production. The results showed that there was no significant statistical difference in the properties of density and moisture content of the panels in any of the percentages added in comparison to the control panel. The analysis of images from scanning electron microscopy allowed to observe a more polished surface, with less presence of irregularities which makes the panel more suitable for the reception of coatings. The mechanical tests indicated that there was no significant statistical difference for the tests of static flexion, internal adhesion and screw pulling. It was observed that there was a tendency of reduction of the internal adhesion properties, resistance and rigidity of the panels with the increase of the percentage of nanocellulose. However, for the bolt pull tests, a trend of impro... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Este estudo teve por objetivo analisar os aspectos estéticos, físicos, mecânicos e de qualidade da superfície usinada da madeira de árvores de Eucalyptus grandis, Eucalyptus urophylla e Eucalyptus dunnii aos 18 anos, tendo como objetivo a sua aplicação na indústria moveleira. Para tanto, foram coletadas três árvores de cada espécie da Estação Experimental de Ciências Florestais (EECF) da ESALQ/USP, localizada em Anhembi-SP. Os ensaios de massa específica aparente, densidade básica, variação dimensional e módulos de ruptura e elasticidade foram realizados de acordo com a NBR 7190/96. Para a análise de qualidade da superfície usinada foram avaliados 48 corpos de prova de cada espécie, aplainados em 7 diferentes velocidades de avanço. Em cada corpo de prova foram feitas 3 leituras, em diferentes posições, com rugosímetro. Foram realizadas análise de variância e testes de médias para cada parâmetro avaliado. Posteriormente, executaram-se as correlações de Pearson entre resultados dos diferentes ensaios. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que as três espécies estudadas apresentam características compatíveis para uso na indústria moveleira, com diferentes aplicações; a madeira de Eucalyptus urophylla apresentou o melhor desempenho em relação à maioria dos parâmetros analisados, o que indica a possibilidade de sua aplicação em grande parte dos componentes de um móvel; o Eucalyptus grandis foi a espécie que apresentou melhor desempenho nos ensaios de variação dimensional, porém apresentou restrições quanto ao uso estrutural e altos valores de coeficiente de variação nos resultados; o Eucalyptus dunnii apresentou maior retratibilidade e pior desempenho em relação à qualidade da superfície usinada, qualificando-se dentre as três espécies estudadas, como a menos indicada para uso em movelaria; as três espécies apresentaram importantes variações das características físicas ao longo do raio; os melhores resultados em relação à qualidade da superfície usinada foram obtidos com baixa velocidade de avanço; pela análise descritiva, os parâmetros de densidade e massa específica aparente são bons indicadores de estabilidade dimensional, desempenho mecânico e qualidade de superfície usinada; os resultados obtidos nas análises e os da bibliografia apontam uma alta variabilidade tecnológica da madeira das três espécies de eucalipto, recomendando a seleção e usos da madeira de clones. / The objective of this work was to analyze the aesthetics aspects, surface quality, physical and mechanical properties of Eucalyptus grandis, Eucalyptus dunnii and Eucalyptus urophylla wood with 18 years-old, aiming to give technical information its best application in furniture production. The material for the tests were three trees of each species, collected at Experimental Campus of Forestry Science from ESALQ/USP at Anhembi/SP. For the physical and mechanical tests the NBR 7190/96 was used. For the surface quality, 48 samples of each species were processed in 7 different forward velocities. In each sample, 3 tests in different positions were done using reliefmeter. Data were evaluated through analysis of variance, tests of comparison of means and Pearson correlation test between the different tests. It was concluded that the three studied species are suitable for furniture production, in different applications; the Eucalyptus urophylla had the best results for most of the realized tests, being suitable for most of the furniture components; the Eucalyptus grandis had the best results on shrinkage test, suitable for rigid joints or the ones with glued pieces and big dimension components, although it had the higher variation coefficient values and the species is not suitable for structure components, due to the low values on the mechanical tests; the Eucalyptus dunnii had the worst results for furniture production, comparing to the other studied, due to it\'s low performance at the shrinkage tests and at the surface quality test;. the three species had important variation trend of physical characteristics for the values on the radial direction, from the pith to the sapwood; the best results for the quality surface were due to the low forward velocity; the basic density and specific gravity parameters have good correlation with the studied characteristics: shrinkage, mechanical performance and surface quality; the results obtained on the analysis and the ones on the references show high technological variability on wood of the three species studied, so it is recommended the selection and use of wood from clones.