A cerebrospinal fluid (CSF) shunt system is used for treatment of hydrocephalus and abnormal intracranial pressure (ICP) conditions. Mostly a shunt system is placed under skin for creating a low resistance pathway between intracranial space and appropriate discharge sites within body by doing so excess CSF volume can exit the intracranial space. Displaced intracranial CSF volume normally results in lowered ICP. Thereby, a CSF shunt can manage ICP. In a healthy person, normal ICP is primarily maintained by CSF production and reabsorption rate as a natural tendency of body. If intracranial CSF volume starts increasing due to under reabsorption, this mostly results in raised ICP. Abnormal ICP can be treated by discharging excess CSF volume via use of a shunt system. Once a shunt system is placed subcutaneously, a patient is expected to live a normal life. However, shunt failure as well as flow regulatory problems are major issues with current passive shunt systems which leaves patients with serious consequences of under-/over CSF drainage condition. In this research, a shunt system is developed which is resistant to most shunt-related causes of under-/over CSF drainage. This has been made possible via use of an on-board medical monitoring (diagnostic) and active flow control mechanism. The developed shunt system, in this research, has full external ventricular drainage (EVD) capability. Further miniaturization will make it possible for an implantable shunt. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2020. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

Thesis (M.S.)--Brigham Young University. Dept. of Electrical and Computer Engineering, 2006. / Includes bibliographical references (p. 79-81).

Many patients with Spina Bifida suffer from hydrocephalus as a complication of their developmental disability and surgeons commonly treat this condition with ventriculoperitoneal shunts. Surgeons have speculated for years that these shunts may cause some type of visual disturbance because of their close proximity to the visual pathways in the brain. Little research has been done, however, to support or discourage this commonly held belief. Questions and data from the Arkansas Spina Bifida Research Project were used to examine whether ventriculoperitoneal (VP) shunts and VP shunt revisions increase reports of visual complaints for the individuals participating in this research project. This cross sectional design used responses to the vision questions from the 2005 Arkansas Spina Bifida Questionnaire. Results showed a 333% increase in reported vision complaints after receiving a VP shunt, but no significance with the increase in vision complaints for those having three or more VP shunt revisions. Females were 50% to 60% less likely to report vision complaints in both multivariate linear logistic models. While these results indicate the potential relationship between VP shunts and vision concerns, they must be viewed cautiously in light of study limitations due to the small sample size, selection bias, and study design.

Cette thèse CIFRE (Conventions Industrielles de Formation par la REcherche), en collaboration avec Safran Aircraft Engines, concerne la réduction des vibrations de flexion en basse fréquence d'une aube de rotor de soufflante en matériau composite. L'intérêt premier est de réduire les marges au flottement en augmentant l'amortissement des aubages pour permettre l'utilisation des moteurs dans des plages de fonctionnement à haut rendement actuellement inexploitées. Les autres avantages directement liés à la réduction de vibration sont l'augmentation de la durée de vie des pièces ainsi que la réduction du bruit du moteur. L'objet de cette étude, est d'étudier différents dispositifs d'amortissement de vibrations piézoélectriques, en basses fréquences, applicables à une aube de turbomachine fabriquée en matériaux composites. Les applications principalement visées sont des aubes de rotor de soufflante ou des pales de rotor non caréné ("open-rotor"), de géométrie élancée et complexe. Les solutions étudiées utilisent des éléments piézoélectriques couplés à un circuit électrique passif ou semi-passif. Le coeur de ce travail de thèse, encore un verrou scientifique à l'heure actuelle, est de proposer des solutions performantes qui intègrent les éléments piézoélectriques aux aubes de soufflante afin de respecter les contraintes aérodynamiques imposées pour ce type de structure, tout en augmentant l'amortissement sur un des premiers modes de vibration. Les performances de ce genre de dispositifs sont directement liées à une grandeur : le facteur de couplage électromécanique, qu'il s'agit de maximiser. Il dépend de toutes les caractéristiques de la structure : les matériaux utilisés (structure composite hôte, matériau piézoélectrique), mais surtout du placement et de la géométrie des éléments piézoélectriques. L'utilisation de matériaux piézoélectriques connectés à des circuits actifs, semi-passifs ou passifs a été largement étudiée mais les expériences traitent presque toujours de cas académiques de poutres ou de plaques. L'objectif est ici, pour le dispositif piézoélectrique développé, de pouvoir évaluer les performances des shunts en terme d'atténuation sur une structure massive faiblement amortie. Une partie du travail consiste ainsi à bâtir un modèle éléments finis prédictif de la structure composite couplée aux matériaux piézoélectriques, en vue de quantifier les performances du dispositif. Plusieurs solutions sont testées sur une structure simple pour évaluer l'influence sur les performances du dispositif, (1) du choix du matériau piézoélectrique, (2) du placement et de la géométrie des éléments piézoélectriques ainsi que (3) du circuit électrique dissipatif. Différentes solutions d'intégration à l'aube sont proposées et une méthode de caractérisation des propriétés des matériaux tissés est développée dans la perspective d'intégrer les matériaux actifs à la préforme du composite. Cette étude est à la fois numérique et expérimentale : un démonstrateur, utilisant une aube en matériaux composites est conçu puis testé en laboratoire pour valider les concepts proposés. / This thesis concerns the vibration reduction in the low frequency range of a composite fan blade of a turbojet engine with piezoelectric devices. The interest is to increase lifespan and avoid flutter phenomena by reducing the vibration amplitude. The purpose of this thesis is to study several shunted piezoelectric devices, in the low frequency range, that can be applied to a woven composite turbojet fan blade. The targeted applications are the LEAP fan blades or the “open-rotor” fan blade, both of them required to manage a complex geometry. The solutions investigated used piezoelectric elements coupled to a passive or semi-passive circuit. The core of this thesis, still a scientific obstacle at present, is to propose efficient solutions that integrate the piezoelectric elements to the fan blades in order to meet aerodynamic constraints for this type of structure, while increasing damping level on one of the first modes of vibration. The performances of such devices are directly related to a coefficient: the electromechanical coupling factor that requires to be maximized. This coefficient depends on all the features of the structure: materials used (host composite structure, piezoelectric material), but especially the placement and geometry of the piezoelectric elements. The use of piezoelectric material connected to active, semi-passive or passive circuits has been extensively studied but the experiences almost always deal with academic cases such as beams or plates. The aim is for the developed piezoelectric device, to evaluate the damping performance of a weakly damped massive structure.A part of the work is thus to develop a predictive finite element model of the structure coupled to the piezoelectric material to quantify the performance of the device. Several solutions are tested on a simple structure to evaluate the influence on the device performance of, (1) the choice of the piezoelectric material, (2) the placement and geometry of the piezoelectric elements, and (3) of the dissipative circuit. Various integration solutions in the blade are proposed and a method for characterizing the properties of woven materials is developed in the perspective of integrating the active materials in the composite preform.This study is both numerical and experimental: a demonstrator using a composite fan blade is designed and tested in the laboratory to validate the proposed concepts.

Mesurer des forts courants alternatifs sur une large bande de fréquences est primordial pour de nombreuses applications dont la surveillance du réseau de distribution électrique et le développement des véhicules électriques. Dans le premier cas, la mesure du courant est nécessaire pour quantifier la qualité du réseau en présence d’harmoniques provenant des énergies renouvelables intermittentes dont le spectre en fréquences est assez large (plusieurs centaines de kilohertz). Dans le second cas, la mesure du courant (jusqu’à plusieurs dizaines d’ampères) intervient dans la quantification du rendement de la chaîne de traction d’un moteur électrique : dans la mesure du courant la prise en compte d’un grand nombre d’harmoniques (jusqu’à 1 MHz) est indispensable pour garantir une connaissance précise du rendement du moteur. Des résistances de faibles valeurs, appelées « shunt », sont alors indispensables pour mesurer des forts courants. Les shunts sont largement utilisés comme étalon de résistance dans les laboratoires de métrologie et les instruments de précision. Leur utilisation nécessite la connaissance préliminaire en fonction de la fréquence des deux paramètres suivants : déphasage de l’impédance du shunt ; variation relative du module de l’impédance du shunt par rapport à la sa valeur de sa résistance en courant continu, ce paramètre est appelé “écart de transposition”. Pour un niveau de courant de 10 A, l’impédance des shunts existants présente de fortes variations en module et phase pour les fréquences supérieures à 100 kHz. De plus, actuellement dans les laboratoires nationaux de métrologie, pour étalonner les shunts au-delà de 1 A les méthodes de mesure utilisées sont d’une part limitées en module à 100 kHz et en phase à 200 kHz et d’autre part elles donnent accès uniquement à un des deux paramètres : module ou phase de l’impédance du shunt. Ce travail de thèse a pour objectif d’étendre jusqu’à 10 A et 1 MHz les possibilités d’étalonnage des capteurs de forts courant et d’améliorer ainsi la traçabilité des mesures en courant alternatif. Nous avons dans un premier temps développé un shunt étalon de 10 A dont la réponse électromagnétique (jusqu’à 10 MHz) et la réponse thermique sont entièrement calculables : à 1 MHz le déphasage et l’écart de transposition sont respectivement de -0,01 mrad et 15 ppm. Dans un second temps, nous avons mis au point une méthode d'étalonnage traçable permettant de mesurer les shunts jusqu’à 10 MHz. La méthode de mesure, basée sur l'utilisation d'un analyseur de réseau vectoriel, permet de mesurer simultanément l’écart de transposition et la phase de l'impédance d'un shunt avec des incertitudes relatives inférieures à 1.10⁻³ à 1 MHz. / Measuring high alternating currents over a wide frequency bandwidth is essential for many applications including the monitoring of the electrical distribution network and the development of electric vehicles. In the first case, current measurement is necessary to quantify the quality of the grid in the presence of harmonics from intermittent renewable energies with a large frequency spectrum (several hundred kilohertz). In the second case, current measurement (up to several tens of amperes) is used to quantify the efficiency of an electric motor's traction chain: in current measurement, it is essential to take into account a large number of harmonics (up to 1 MHz) to ensure an accurate knowledge of the motor's efficiency. Resistors of low values, called "shunt", are then mandatory to measure high currents. Shunts are widely used as a resistance standard in metrology laboratories and precision instruments. Their use requires the preliminary knowledge of the following two parameters according to the frequency: Impedance phase shift; relative variation of the impedance magnitude according to its DC resistance value, this parameter is called “AC-DC difference”. For a current level of 10 A, the impedance of existing shunts shows strong variations in magnitude and phase for frequencies above 100 kHz. In addition, in National Metrology Institutes, to calibrate shunts beyond 1 A the measurement methods currently used are limited in magnitude up to 100 kHz and phase up to 200 kHz; and provide access to only one of the two parameters: magnitude or phase of impedance. The aim of this thesis is to extend the calibration capabilities of high current sensors up to 10 A and 1 MHz and thus improve the traceability of AC current measurements. Firstly, we developed a 10 A shunt standard whose electromagnetic (up to 10 MHz) and thermal responses are fully calculable: at 1 MHz the phase shift and transposition deviation are -0.01 mrad and 15 ppm respectively. Secondly, we developed a traceable calibration method to measure shunts up to 10 MHz. The measurement method, based on the use of a vector network analyzer, allows the AC-DC deviation and impedance phase of a shunt to be measured simultaneously with relative uncertainties less than 1.10⁻³ at 1 MHz.

Thesis--University of Kentucky (M.S.), 2003. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains viii, 86 p. : ill. Includes abstract and vita. Includes bibliographical references (p. 82-85).

Hydrocephalus is developed when the flow of cerebrospinal fluid is obstructed in the ventricles and a pressure build-up is generated within the brain. Ventricular shunts are used to remove excess fluid from the brain, but these shunts have a common problem of failure due to the shunt being obstructed by the build-up of astrocytes. To address this, two sets of 27 designs of ventricular shunts were identified and analyzed with parameters that could potentially reduce obstruction risks. The performance of these designs was examined using fluid simulations on these two sets of 27 designs. One set explored close-tipped shunt designs, and the other assessed open-tipped ones. Following these simulations, adjustments were made to three design variables of the ventricular catheters - inlet hole size, inner shunt diameter, and inner-segment distance. The goal was to optimize these variables to prevent obstruction, ensuring three key design objectives were met: maintaining wall shear stress, ensuring a balanced inlet and outlet pressure difference, and achieving a uniform flow distribution.

L’objet de cette thèse est d’étudier différents dispositifs d’amortissement de vibrations en basses fréquences des aubes de rotor de soufflante ("fan") d’un turboréacteur. Les solutions étudiées utilisent des pastilles piézoélectriques, liées à l’aube et connectées à un circuit électrique passif ou semi-passif. Dans la première partie, il s’agit de mettre en pratique le modèle électromécanique développé dans la thèse de Julien Ducarne, puis de l’étendre au cas tridimensionnel par l’utilisation de la méthode des éléments finis. Ce modèle de comportement prend en compte le couplage entre une structure mécanique quelconque et des pastilles piézoélectriques planes ou courbes. Par la suite, un modèle réduit à faible nombre de degrés de liberté est construit, ce qui permet après résolution de prédire l’efficacité des dispositifs amortissants. Deux techniques, nommées "shunt" et "switch" sont appliquées au cas d’une aube fan. La première consiste à utiliser un circuit électrique résistif ou résonant. La seconde, encore à l’état de recherche, comporte un circuit muni d’un interrupteur synchronisé aux oscillations de la structure, ce qui produit un amortissement analogue à celui d’un frottement sec. La modélisation et l’optimisation électrique de ces circuits, issus de différents travaux antérieurs, ne font l’objet que d’un rappel dans ce mémoire. Une procédure d’optimisation est développée pour pouvoir trouver les géométries et les emplacements des pastilles qui maximisent le couplage électromécanique. Deux algorithmes différents (recuit simulé et recherche avec liste taboue) sont utilisés et mis en interaction avec les outils de calcul éléments finis pour trouver des solutions optimisées. Afin de valider sur un cas industriel l’ensemble des travaux sur les dispositifs piézoélectriques, une campagne d’essai est menée sur une aube fan de CFM56-7b. Les niveaux d’atténuation mesurés et ceux prévus par le modèle sont ensuite comparés. La seconde partie est consacrée à l’évaluation de l’effet des nonlinéarités géométriques sur la dynamique d’une structure tournante. Initialement prévue pour être intégrée à la partie shunt piézoélectrique, ceci afin de pouvoir estimer l’efficacité de ce dernier lorsque la structure tourne et vibre en grande amplitude, l’étude n’a pas été poursuivie et constitue une partie sans lien avec les techniques de réduction de vibrations. Néanmoins, les résultats obtenus en 1D, ainsi que la méthode de prise en compte des nonlinéarités dans le cas 3D viennent compléter et enrichir les différentes études actuelles menées sur le sujet, raison pour laquelle ce chapitre a été ajouté à ce mémoire. La détermination des caractéristiques dynamiques modales et leurs évolutions en fonction de certains paramètres de fonctionnement de l’aube constituent l’objet de cette partie. Plusieurs modèles sont développés et comparés pour pouvoir juger de la présence et de l’importance des divers phénomènes non linéaires dans la réponse forcée d’une poutre en rotation. / Vibration reduction of a turbojet fan blade with piezoelectric patches connected to a passive or semipassive electrical circuit, commonly called "shunt", is addressed in this study. The purpose of this work is to present a method for maximizing the performance of piezoelectric shunts. To validate the model, 2 experiments on a CFM56-7b fan blade are then done. To improve the damping level, a key issue is the optimization of the whole system, in terms of location and size of the piezoelectric patches and electric circuit components choice. It was shown these two optimizations, mechanical and electrical, can be realized separately. Moreover, it is proved the only parameters to maximize are the modal electromechanical coupling factors, which characterize the energy exchanges between the mechanical structure and the piezoelectric patches for a given mode. Since the optimal value of the electric circuit parameters are known as functions of the coupling factors and the system structural characteristics, they can be evaluated in a second step. Thus, the mechanical optimization consists in maximizing the coupling factors by optimizing the patches positions and dimensions, i.e. finding the best design. To fulfill this requirement and in order to manage a complex geometry, a 3D finite element formulation of the coupled electromechanical problem is derived from the one developed by Julien Ducarne during his Ph.D. thesis. A reduced order model of the discretized problem is then obtained by expanding the mechanical displacement unknowns vector onto the short-circuit eigenmodes to get the modal electromechanical coupling factors. However, when the optimization aims to reduce the vibration level with several patches, the main concern arises from the huge number of possible designs to test. For that reason, a method is proposed to cut back simulations time as well as to cope with the many local minima. This method consists in splitting up the optimization procedure in two steps. In the first one, the influence of patches on the structural eigenmodes is neglected. Therefore, an analytic coupling indicator, based on the eigenmodes of the naked host structure, can be defined and gives rise to a first approximate optimization using a simulated annealing algorithm. Then, the solutions of the first step are used as a starting point for a second optimization, working with the tabu search algorithm and where eigenmodes are computed for each new tested design.

Professional research project (Au.D.)--University of South Florida, 2000. / Title from PDF of title page. / Document formatted into pages; contains 22 pages. / Includes bibliographical references. / Text (Electronic thesis) in PDF format. / ABSTRACT: The purpose of this study was to investigate further the characteristics of hearing loss in ventriculoperitoneal (VP) shunted hydrocephalus. Twelve (VP) shunt treated hydrocephalus children participated in this study. The etiology of the hydrocephalus was either intraventricular hemorrhage or spina bifida. A recent neurological examination reported the shunt to be patent in each child. Audiometric examination included pure tone air conduction thresholds, tympanometry, contralateral and ipsilateral acoustic reflex thresholds and distortion product otoacoustic emissions (DPOAE&softsign;s). A unilateral, high frequency, sensorineural hearing loss was found in the ear ipsilateral to shunt placement in 10 (83%) of the 12 shunt treated hydrocephalic children. No hearing loss was observed the ear contralateral to shunt placement. Based on the pure tone findings coupled with the decrease in DPOAE amplitude in the shunt ear, the hearing loss appears to be cochlear in nature. It is hypothesized that the cochlear hydrodynamics are disrupted as the result of fluid pressure reduction within the perilymph being transmitted via a patent cochlear aqueduct as a reaction to the reduction of CSF via a patent shunt. In addition, a concomitant brainstem involvement is evidenced in the ART pattern possibly produced by the paten shunt draining CSF from the subdural space resulting in cranial base hypoplasia. / System requirements: World Wide Web browser and PDF reader. / Mode of access: World Wide Web.

L'objet de cette thèse est d'étudier différents dispositifs d'amortissement de vibrations en basses fréquences des aubes de rotor de soufflante ("fan") d'un turboréacteur. Les solutions étudiées utilisent des pastilles piézoélectriques, liées à l'aube et connectées à un circuit électrique passif ou semi-passif. Dans la première partie, il s'agit de mettre en pratique le modèle électromécanique développé dans la thèse de Julien Ducarne, puis de l'étendre au cas tridimensionnel par l'utilisation de la méthode des éléments finis. Ce modèle de comportement prend en compte le couplage entre une structure mécanique quelconque et des pastilles piézoélectriques planes ou courbes. Par la suite, un modèle réduit à faible nombre de degrés de liberté est construit, ce qui permet après résolution de prédire l'efficacité des dispositifs amortissants. Deux techniques, nommées "shunt" et "switch" sont appliquées au cas d'une aube fan. La première consiste à utiliser un circuit électrique résistif ou résonant. La seconde, encore à l'état de recherche, comporte un circuit muni d'un interrupteur synchronisé aux oscillations de la structure, ce qui produit un amortissement analogue à celui d'un frottement sec. La modélisation et l'optimisation électrique de ces circuits, issus de différents travaux antérieurs, ne font l'objet que d'un rappel dans ce mémoire. Une procédure d'optimisation est développée pour pouvoir trouver les géométries et les emplacements des pastilles qui maximisent le couplage électromécanique. Deux algorithmes différents (recuit simulé et recherche avec liste taboue) sont utilisés et mis en interaction avec les outils de calcul éléments finis pour trouver des solutions optimisées. Afin de valider sur un cas industriel l'ensemble des travaux sur les dispositifs piézoélectriques, une campagne d'essai est menée sur une aube fan de CFM56-7b. Les niveaux d'atténuation mesurés et ceux prévus par le modèle sont ensuite comparés. La seconde partie est consacrée à l'évaluation de l'effet des nonlinéarités géométriques sur la dynamique d'une structure tournante. Initialement prévue pour être intégrée à la partie shunt piézoélectrique, ceci afin de pouvoir estimer l'efficacité de ce dernier lorsque la structure tourne et vibre en grande amplitude, l'étude n'a pas été poursuivie et constitue une partie sans lien avec les techniques de réduction de vibrations. Néanmoins, les résultats obtenus en 1D, ainsi que la méthode de prise en compte des nonlinéarités dans le cas 3D viennent compléter et enrichir les différentes études actuelles menées sur le sujet, raison pour laquelle ce chapitre a été ajouté à ce mémoire. La détermination des caractéristiques dynamiques modales et leurs évolutions en fonction de certains paramètres de fonctionnement de l'aube constituent l'objet de cette partie. Plusieurs modèles sont développés et comparés pour pouvoir juger de la présence et de l'importance des divers phénomènes non linéaires dans la réponse forcée d'une poutre en rotation.