The work presented in this thesis has two distinct parts: (i) development of a spinal motion measurement technique and (ii) incorporation of the spinal motion measurement with galvanic vestibular stimulation (GVS) technology, acting as a balance assist device hereafter referred to as a galvanic vestibular stimulation device (GVSD). The developed spinal motion measurement technique fulfills seven desired attributes: accuracy, portability, real-time data capture of dynamic data, non-invasive, small device footprint, clinically useful and of non-prohibitive cost. Applications of the proposed system range from diagnosis of spine injury to postural and balance monitoring, on-field as well as in the lab setting. The system is comprised of three inertial measurement sensors, respectively attached and calibrated to the head, torso and hips, based on the subject’s anatomical planes. Sensor output is transformed into meaningful clinical parameters of rotation, flexion-extension and lateral bending of each body segment with respect to a global reference space, then collected and visualized via an interactive graphical user interface (GUI). The accuracy of the proposed sensing system has been successfully verified with subject trials using a VICON optical motion measurement system. Next, the proposed motion measurement system and technique has been used to record a standing iv subject’s motion response to GVS. The data obtained allows the development of a new GVSD with the attributes of: eligibility for commercial licensing, portability, and capable of safely providing controlled stimulating current to the mastoid bones at varying levels and frequencies. The successful combination of the spinal motion measurement technique and GVSD represents the preliminary stage of a balance prosthesis.

Le mémoire de thèse est structuré en 3 chapitres. Le 1er chapitre présente le contexte de forte vitesse de commutation et de forte intégration en électronique de puissance, dans lequel s’inscrit cette thèse. Les fonctions et les enjeux de l’organe de commande rapprochée (« gate driver ») sont présentés. L’intégration du gate driver en technologie CMOS AMS 0.18 µm HV est présentée puis, plus particulièrement, l’intégration des fonctions optiques. Le 2e chapitre concerne l’étude de la transmission et de la modulation des charges à travers la barrière d’isolation optique. Un amplificateur en courant configurable a été dimensionné afin de pouvoir faire varier la résistance de grille. Une alimentation optique est intégrée en technologie AMS H18, comprenant une cellule PV et un convertisseur DC/DC à capacités commutées. Dans le 3e chapitre, 2 approches ont été développées pour la transmission du signal, la transmission dite en bande de base où les ordres de commande optiques sont l’image directe de la modulation en largeur d’impulsion (MLI), et la transmission dite numérique série où les changements d’état sont envoyés avec une trame haute fréquence. Un circuit de gestion logique et une horloge interne ont été conçus. La transmission numérique permet l’envoi d’information telle que la configuration de la résistance de grille. Le dimensionnement des circuits prend en compte une large plage de température de fonctionnement (-40°C à 140 °C), ainsi que les contraintes dues à l’alimentation optique (variation de la tension d’alimentation) et à l’alignement optique (variation du photo-courant généré). / The thesis dissertation is composed of 3 chapters. The 1st chapter introduces the thesis context of fast switching transients and highly integrated power electronics circuits. The functions and the issues of the close gate driver are presented. The gate driver is integrated in the AMS 0.18 µm technology with its optical functions. The second chapter deals with the transmission and modulation of the gate driver charge through the optical isolation barrier. A configurable buffer is designed in order to modulate the gate resistance value. An optical supply including a PV cell and a switched capacitors DC/DC converter is integrated. In the third chapter, two approaches are developed for the gate signal transfer. For the baseband analog transmission, the optical signal is a direct image of the pulse width modulation (PWM) signal whereas in the digital series transmission, only the commutation orders are transmitted in a high frequency frame. A logic circuit and an integrated clock are designed. The digital transmission allowed the transfer of information such as the gate resistance configuration. Large temperature range (-40°C to 140°C), optical supply constraints (supply voltage deviation) and optical alignment (photocurrent value deviation) are considered for the integrated circuits design.

This work deals with fabrication and examination of optical properties of self-ordered TiO2 and Au quantum dots array and its potential usage in medicine as optical sensor for biomolecules detection. Controlled anodization of Ti through Al2O3 template was chosen as a fabrication method for TiO2 QDs, in case of Au galvanic deposition through Al2O3 template onto beforehand prepared TiO2 QDs or substrate with dimple structure. The influence of anodization and deposition conditions on the final structure of QDs and their emission spectrum is also examined.

This diploma thesis describes design and development of creating field instrument demonstration kit. Kit is capable of measuring multiple sensors such as thermocouples, RTDs, or pressure sensors, analogue sensor simulation is also provided. Sensor’s side is isolated from output, which is composed of 4 - 20 mA current loop and HART interface. Current loop also provides power supply and kit can communicate via HART also when alarm current (3,2 mA) is set. Basic safety features like open wire detection, over and undervoltage protection are also implemented.

The purpose of this research study was to explore the impact of virtual character design on user emotional experience and user behavior in a simulated environment. With simulation training increasing in popularity as a tool for teaching social skills, it is essential that social interactions in virtual environments provide authentic opportunities for practice (Swartout et al., 2006). This study used Interactive Performance Theory (Wirth, 2012) to examine the effect of designing a virtual buddy character with ineffective traits instead of effective or expert traits. The sample population for this study (n = 145) consisted of first year university students enrolled in courses in the fall of 2013 at the University of Central Florida. Data on participant emotional experience and behavior were collected through questionnaires, researcher observations, and physiological signal recording that included participant heart rate and galvanic skin response. Data were analyzed using multivariate analysis of variances (MANOVA), Kruskal-Wallis one-way analysis of variance, and qualitative thematic coding of participant verbal behavior and written responses. Results of the analysis revealed that participants who interacted with an ineffective virtual buddy character had statistically significant higher averages of verbal statements to the antagonist in the simulated environment and statistically significant lower perceptions of antagonist amiability than participants who interacted with an effective virtual buddy. Additionally, participants who interacted with a virtual buddy of the opposite gender gave statistically significant higher ecological validity scores to the simulated environment than participants who interacted with a virtual buddy of the same gender. Qualitative analysis also revealed that participants tended to describe the female buddy character with more ineffective traits than the male buddy character even though effective and ineffective design conditions were equally divided for both groups. Further research should be conducted on the effect of virtual buddy character design in different types of simulation environments and with different target audiences.

Le système vestibulaire joue un rôle important pour plusieurs fonctions, notamment, la perception de mouvement et le maintien de l’équilibre par l’entremise du contrôle postural. Or, une dégradation de la fonction de ce système peut avoir un impact sur le contrôle postural et ainsi augmenter le risque de chutes. Au courant des dernières années, la stimulation vestibulaire galvanique noisy (nGVS) a été démontrée comme étant efficace pour stimuler le système vestibulaire et améliorer le contrôle postural. Toutefois, les données de la nGVS sont fragmentaires et les paramètres optimaux de stimulation n’ont pas été établis. L’objectif général de la thèse était d’examiner l’effet de la nGVS sur le contrôle postural. Plus précisément, cette thèse visait à déterminer la méthodologie optimale de la nGVS et l’influence de la nGVS sur le contrôle postural d’une population présentant une dégradation de la fonction vestibulaire, soit des personnes âgées. La première étude avait pour objectif d’examiner l’effet post-stimulation de la nGVS sur le contrôle postural comparativement à une stimulation placebo. Ainsi, 14 adultes ont reçu une stimulation nGVS alors que 14 autres adultes ont reçu une stimulation placebo (sham). Le contrôle postural a été examiné avant la stimulation, immédiatement après la fin de la stimulation et 1 heure post-stimulation. Les résultats ont démontré une amélioration posturale similaire chez le groupe nGVS et le groupe sham, suggérant donc l’absence d’effet de la nGVS et ainsi un biais expérimental. De ce fait, cette étude a souligné l’importance d’un groupe contrôle lors de l’étude des effets de la nGVS sur le contrôle postural. La seconde étude visait à examiner l’effet de la densité du courant de la nGVS sur le contrôle postural en manipulant la taille des électrodes de stimulation. 36 adultes ont été séparés en 2 groupes expérimentaux, recevant la nGVS, et 1 groupe contrôle, recevant une stimulation placebo. Les groupes expérimentaux recevaient la nGVS soit avec des électrodes 35 cm2 ou 3 cm2. Ainsi, une amélioration posturale significative a été induite par la nGVS appliquée avec les électrodes de 3 cm2, soit celles avec une densité de courant plus élevée, comparativement à la nGVS avec électrodes de 35 cm2 et la stimulation placebo. La troisième étude visait à examiner l’effet de la nGVS sur le contrôle postural de personnes âgées avec et sans atteinte vestibulaire. De plus, cette étude explorait également l’effet post-stimulation de la nGVS chez les personnes âgées en comparaison à une stimulation placebo. Pour ce faire, 24 personnes âgées ont reçu la nGVS, la moitié avait une atteinte vestibulaire et l’autre moitié avait une fonction vestibulaire normale, et 12 personnes âgées ont reçu une stimulation placebo. Les données ont révélé une amélioration significative du contrôle postural induite par la nGVS comparativement à la stimulation placebo. De plus, une plus grande amélioration posturale a été observée chez les personnes âgées avec atteinte vestibulaire que les sujets âgés avec fonction vestibulaire normale après l’arrêt de la stimulation. Les résultats ont également démontré que l’amélioration posturale induite par la nGVS était maintenue après l’arrêt de la stimulation. Globalement, ces études soulignent des considérations méthodologiques de la nGVS, précisément, l’importance d’une stimulation placebo et de la densité du courant. De plus, les résultats suggèrent également un effet bénéfique de la nGVS sur le contrôle postural de personnes âgées, et celles présentant une atteinte vestibulaire en bénéficieraient davantage. Toutefois, des études futures sont requises pour déterminer les effets à long terme de la nGVS et les applications cliniques. / The vestibular system plays an important role for self-motion perception and balance through postural control. Therefore, a vestibular impairment can notably lead to a decrease of postural control and a higher risk of falls. Recently, noisy galvanic vestibular stimulation has been shown to stimulate the vestibular system and thereby improves postural control. However, until now, the optimal methodology for nGVS has not been determined, and the influence of the vestibular function on the effect of nGVS on postural has not been studied. Therefore, the main objective of the thesis was to examine the effect of nGVS on postural control. More precisely, this thesis aimed at determining the optimal methodology to apply with nGVS and to examine the effect of nGVS in a population with a decreased vestibular function, namely older adults. The first study aimed at investigating the sustained effect of nGVS on postural control compared to a sham stimulation. 28 adults were recruited and they either received nGVS or a sham stimulation. Postural control was assessed before stimulation, immediately after stimulation and 1 hour post-stimulation. Results showed a similar improvement of postural control for nGVS and sham, therefore suggesting an experimental bias. This study underlined the importance of a sham stimulation in the exploration of the sustained effect of nGVS on postural stability. The second study aimed at examining the effect of nGVS current density on postural control. To manipulate current density, two different sizes of electrodes were used, therefore 12 adults received nGVS with 35 cm2 electrodes while 12 others received nGVS with 3 cm2 electrodes. The nGVS groups were compared to 12 adults receiving a sham stimulation. The results demonstrated that only nGVS applied with 3 cm2 induced a significant improvement of postural compared to nGVS applied with 35 cm2 and sham stimulation. Therefore, it suggested that higher current density is needed to improve vestibular function. The third study aimed at determining the effect of nGVS on postural control in older adults with and without vestibular impairment. Furthermore, a second objective was to examine the post-stimulation effect of nGVS in older adults compared to a sham stimulation. 36 older adults were recruited, and 24 received nGVS while 12 received a sham stimulation. The nGVS group was composed of 12 older adults with vestibular impairment and 12 with a normal vestibular function. The results revealed that nGVS significantly improved postural control of older adults compared to a sham stimulation. The improvement induced by nGVS was significantly greater in older adults with vestibular impairment compared to older adults with normal vestibular function after the end of stimulation. Furthermore, the effect of nGVS on postural control was sustained after the end of the stimulation period. In summary, these studies underlined important methodological parameters of nGVS and results showed that nGVS could be a promising approach to use with populations with a decreased vestibular function, such as older adults. However, further studies are needed to examine the extent of the sustained effect of nGVS on postural control and to evaluate clinical applications.

Целью ВКР является разработка процесса извлечения цветных металлов из гальванического шлама. Предложен вариант аммиачного растворения гальванического шлама, обеспечивающий селективный перевод в раствор никеля. Изучено сорбционное поведение никеля в сернокислых и аммиачных растворах. / The object of this work is to develop the process of extraction of non-ferrous metals from galvanic sludge. The variant of electroplating sludge leaching by ammonium solution, providing selective transfer of nickel in solution is proposed. Sorption behavior of nickel in sulfuric acid and ammonia solutions was studied.

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Objectif : il a été rapporté que l’utilisation d’agents prophylactiques fluorés pouvait favoriser la corrosion galvanique au sein des alliages de titane. L’objectif de la présente étude était d’évaluer l’effet d’un rince-bouche fluoré sur les propriétés mécaniques de fils en nickel-titane (NiTi) et de fils en cuivre-nickel-titane (CuNiTi) lorsque ces derniers sont couplés à des boîtiers de compositions différentes (boîtiers de marques Smartclip, Clarity, et Sprint). Matériels et Méthodes : 90 segments de fils en NiTi et 90 segments de fils en CuNiTi ont été chacun couplés à 2 boîtiers de chaque marque. Chaque assemblage fil-boîtiers a été par la suite incubé pendant 3 heures à 37°C, soit dans une solution de fluore neutre (Fluorinse™ 0,05% NaF), soit dans une solution de salive artificielle (solution contrôle). Suite à l’incubation, les échantillons étaient nettoyés avec de l’eau déshydrogénée, les fils séparés des boîtiers et montés sur un support pour subir un test de pliage en trois points en milieu humide (salive artificielle) à 37°C. Les modules d’élasticité ainsi que les limites conventionnelles d’élasticité en activation et en désactivation ont été mesurés et comparés. Des analyses de Variance (ANOVA) et des comparaisons post-hoc avec la correction de Bonferronni ont été utilisées pour comparer les groupes entre eux (α = 0,05). Résultats : L’utilisation d’un rince-bouche fluoré a produit une réduction du module d’élasticité et de la limite conventionnelle d’élasticité en activation et en désactivation pour les fils en NiTi ; cependant, cet effet a été modulé par le type de boîtier auquel le fil a été couplé. Les propriétés mécaniques de fils en CuNiTi n’ont pas été affectées par le fluor, ou par le type de boîtier utilisé. Conclusions : L’utilisation d’un rince-bouche fluoré modifie les propriétés mécaniques des fils en NiTi seulement. Cet effet est modulé par le boîtier auquel le fil en NiTi est couplé. A la différence des autres études publiées dans la littérature, nos résultats ne nous permettent pas de conclure que la modification des propriétés mécaniques des fils en NiTi entrainerait obligatoirement un allongement de la durée du traitement orthodontique. Mots clés : Fluor, fils nickel-titane, boîtiers orthodontiques, corrosion galvanique, propriétés mécaniques. / Aim: it has been reported that the use of fluoride prophylactic agents can cause galvanic corrosion of the titanium based alloys used in orthodontics. The purpose of the present study was to investigate the effects of a fluoride mouthrinse on the mechanical properties of nickel-titanium (NiTi) and copper–nickel-titanium (CuNiTi) orthodontic archwires that have been coupled with different types of orthodontic brackets (Smartclip, Clarity, and Sprint brackets). Materials and Methods: 90 segments of NiTi and 90 segments of CuNiTi archwires were tested. Every segment was coupled with 2 brackets of each brand. The wire–bracket assembly obtained was incubated, at 37°C for three hours either in a solution of a commercially available mouthwash (Fluorinse™ 0,05% NaF), or in a solution of artificial saliva (control). Following the incubation, the wires were separated from the brackets, rinsed, mounted on a stainless steel support and placed in a waterbath of artificial saliva at 37°C. A 3-point bending test was made to calculate the loading and unloading elastic modulus and yield strength of the wires. Analysis of variance (ANOVA) and post hoc comparisons were made using Bonferronni’s correction to identify the statistically significant differences (α = 0,05). Results: The use of a fluoridated mouthrinse reduced the loading and unloading elastic modulus and yield strength of the NiTi wires. This reduction, however, varies with the type of bracket that was coupled with the wire. The mechanical properties of the CuNiTi wires were not modified by the use of the fluoride rinse or by the type of bracket to which they were coupled. Conclusions : The use of a fluoride mouthrinse alters the mechanical properties of NiTi wires only. This effect varies with the type of bracket that was in contact with the wire. However our results do not allow us to conclude that the alteration of the mechanical properties of the wires would necessarily imply a prolongation of the orthodontic treatment time. Key words: Fluoride, nickel-titanium archwires, galvanic corrosion, mechanical properties,orthodontic brackets.