The purpose of this study was to develop a model of post-traumatic osteoarthritis in the palmar metacarpal condyle and to evaluate the timing of the early events following impact trauma on subchondral bone and articular cartilage. In each of 12 skeletally mature horses, an impact injury was created on the palmar metacarpal condyle of one randomly chosen limb, under arthroscopic and fluoroscopic guidance. A low to moderate level of forced exercise was instituted; and horses were evaluated clinically via lameness examinations, synovial fluid analysis, and radiographs. Macroscopic examination, micro-computed tomography, and sample collection were performed following euthanasia at one month (3 horses), 4 months (4 horses), and 8-10 months (5 horses) after impact injury. There was variability in impact-lesion location, depth, and area on macroscopic inspection; histologic evaluation revealed more consistent cartilage defects due to impact injury. Cartilage degeneration, in terms of color and clarity, was observed in impacted joints. The mean sulfated glycosaminoglycan (sGAG) concentration from cartilage at the impact site was significantly lower than for a similar site in control limbs. Higher concentrations of cartilage oligomeric matrix protein (COMP) were observed in synovial fluid from impacted joints. Bone viability, as evaluated by the Alamar blue assay, was significantly decreased in impact specimens versus control specimens one month after impact injury. This impact injury model caused lesions consistent with mild focal osteoarthritis in the palmar metacarpophalangeal joint, involving cartilage more than subchondral bone. Further development is required to create a reliable and consistent model of naturally occurring post-traumatic osteoarthritis at this site. / Equine Guelph, University of Guelph

"Automatic assembly machines have many cam-driven linkages that provide motion to tooling. Newer machines are typically designed to operate at higher speeds and may need to handle products with small and delicate features that must be assembled precisely every time. In order to design a good tooling mechanism linkage, the dynamic behavior of the components must be considered; this includes both the gross kinematic motion and self-induced vibration motion. Current simulations of cam-follower system dynamics correlate poorly to the actual dynamic behavior because they ignore two events common in these machines: impact and over-travel. A new dynamic model was developed with these events. From this model, an insight into proper design of systems with deliberate impact was developed through computer modeling. To attain more precise representations of these automatic assembly machines, a simplified industrial cam-follower system model was constructed in SolidWorks CAD software. A two-mass, single-degree-of-freedom dynamic model was created in Simulink, a dynamic modeling tool, and validated by comparing to the model results from the cam design program, DYNACAM. After the model was validated, a controlled impact and over-travel mechanism was designed, manufactured, and assembled to a simplified industrial cam-follower system, the Cam Dynamic Test Machine (CDTM). Then, a new three-mass, two-degree-of-freedom dynamic model was created. Once the model was simulated, it was found that the magnitude and the frequency of the vibration, in acceleration comparison, of the dynamic model matched with the experimental results fairly well. The two maximum underestimation errors, which occurred where the two bodies collided, were found to be 119 m/s2 or 45% and 41 m/s2 or 30%. With the exception of these two impacts, the simulated results predicted the output with reasonable accuracy. At the same time, the maximum simulated impact force overestimated the maximum experimental impact force by 2 lbf or 1.3%. By using this three-mass, two-DOF impact model, machine design engineers will be able to simulate and predict the behavior of the assembly machines prior to manufacturing. If the results found through the model are determined to be unsatisfactory, modifications to the design can be made and the simulation rerun until an acceptable design is obtained."

Transportation planners, engineers, and administrators face the difficult tasks of prioritizing and justifying proposed investments in transportation infrastructure, particularly as government budgets tighten and alternative investments compete for public funding. One means by which professionals can prioritize and justify large transportation investments is by describing how a proposed project will impact an area’s economy in terms of creating new jobs, raising aggregate income, and increasing business revenues. The report begins by examining the general impact of transportation investments on economic development. Then it surveys various methods and tools that have been proposed for estimating economic impacts. Among these, the TREDIS economic impact model is selected and used to estimate the economic impacts of a current interstate highway project in Texas. / text

Gegenstand der Dissertationsschrift ist die Untersuchung des Effektes einer Hemmung der Leukotrienbiosynthese auf die Entwicklung des Schädel-Hirn-Traumas (SHT) nach experimenteller fokaler Kontusionsverletzung im Rattenmodell. Die Ergebnisse der Arbeit wurden im Jahre 2011 in einer Publikation veröffentlicht. Das SHT ist eine schwerwiegende globale Erkrankung mit hoher Inzidenz und Mortalität. Diese führt zu hohen Kosten für das Gesundheitssystem, zum einen durch die akute Behandlung im Krankenhaus, zum anderen durch die sich daran anschließenden rehabilitativen Maßnahmen. Nach der primär biomechanischen Verletzung des Hirns, die nicht beeinflussbar ist, bietet die anschließende sekundäre Hirnschädigung aufgrund verschiedener Stoffwechselprozesse Angriffspunkte für eine (medikamentöse) Therapie des SHT. Die sekundären Hirnschäden werden maßgeblich durch die Entwicklung eines perikontusionellen Hirnödems und dem daraus resultierenden Anstieg des intrakraniellen Druckes beeinflusst. Wie in vorangegangenen Untersuchungen gezeigt werden konnte, kam es nach experimentellem SHT zu einem signifikanten Anstieg der Leukotrienwerte im Liquor von Ratten. Dies warf die Frage nach der Rolle der Leukotriene (LT) im posttraumatischen Hirnstoffwechsel bezüglich der Ödementwicklung auf. Ziel dieser Arbeit war der Nachweis einer direkten Beteiligung von Leukotrienen an der sekundären Hirnschädigung und das Aufzeigen eines möglichen therapeutischen Zuganges durch Substitution von Leukotrienbiosynthesehemmern. Dafür wurde bei adulten Ratten ein fokales SHT induziert. Anschließend wurden in zwei Therapiegruppen zwei unterschiedlich wirkende Leukotrieninhibitoren mehrmalig oral verabreicht und die Ausprägung des SHTs nach 24 bzw. 72 Stunden mittels Magnetresonanztomographie (MRT) und immunhistochemischen Aufarbeitung der Hirne mit einer nicht therapierten Kontrollgruppe verglichen. Bei einem dieser LT-Inhibitoren handelte es sich um ein Weihrauchpräparat, das als Nahrungsergänzungsmittel bereits zu erhalten ist und somit auch potentiell am Menschen zur Anwendung kommen kann. Die Ergebnisse waren vielversprechend und zeigten in beiden Therapiegruppen ein verringertes Kontusionsvolumen im MRT und immunhistochemisch einen geringeren Verlust von Neuronen im perikontusionellen Bereich. Somit scheinen Leukotriene einen Anteil an den sekundären Schädigungsprozessen nach SHT zu tragen. Weitere Untersuchungen, vor allem bezüglich eines eventuell verbesserten klinischen Outcome durch Leukotrienbiosynthesehemmung, erscheinen sinnvoll um den potentiellen Einsatz von LT-Synthesehemmstoffen in der Therapie des SHT in Erwägung ziehen zu können.

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Um den Bürgerinnen und Bürgern das Rauchen zu verleiden, setzt die Europäische Union seit zwei Jahren auf die gesetzliche Vor­abe, möglichst eklige bzw. abschreckende Fotos der Folgen des Tabakkonsums auf die Verpackungen zu drucken. Seither tragen auch in Deutschland Zigarettenschachteln, Tabak zum Selbstdrehen und Wasserpfeifentabak sogenannte „Schock­bil­der“ und Warnhinweise. Aus medienwissenschaftlicher und me­di­en­pädagogischer Sicht war von vornherein arg zu bezwei­feln, dass diese Maßnahme Erfolg hat, weil ihr ein veraltetes und unter­komplexes Medienwirkungsmodell zugrunde liegt.

Gegenstand der Dissertationsschrift ist die Untersuchung des Effektes einer Hemmung der Leukotrienbiosynthese auf die Entwicklung des Schädel-Hirn-Traumas (SHT) nach experimenteller fokaler Kontusionsverletzung im Rattenmodell. Die Ergebnisse der Arbeit wurden im Jahre 2011 in einer Publikation veröffentlicht. Das SHT ist eine schwerwiegende globale Erkrankung mit hoher Inzidenz und Mortalität. Diese führt zu hohen Kosten für das Gesundheitssystem, zum einen durch die akute Behandlung im Krankenhaus, zum anderen durch die sich daran anschließenden rehabilitativen Maßnahmen. Nach der primär biomechanischen Verletzung des Hirns, die nicht beeinflussbar ist, bietet die anschließende sekundäre Hirnschädigung aufgrund verschiedener Stoffwechselprozesse Angriffspunkte für eine (medikamentöse) Therapie des SHT. Die sekundären Hirnschäden werden maßgeblich durch die Entwicklung eines perikontusionellen Hirnödems und dem daraus resultierenden Anstieg des intrakraniellen Druckes beeinflusst. Wie in vorangegangenen Untersuchungen gezeigt werden konnte, kam es nach experimentellem SHT zu einem signifikanten Anstieg der Leukotrienwerte im Liquor von Ratten. Dies warf die Frage nach der Rolle der Leukotriene (LT) im posttraumatischen Hirnstoffwechsel bezüglich der Ödementwicklung auf. Ziel dieser Arbeit war der Nachweis einer direkten Beteiligung von Leukotrienen an der sekundären Hirnschädigung und das Aufzeigen eines möglichen therapeutischen Zuganges durch Substitution von Leukotrienbiosynthesehemmern. Dafür wurde bei adulten Ratten ein fokales SHT induziert. Anschließend wurden in zwei Therapiegruppen zwei unterschiedlich wirkende Leukotrieninhibitoren mehrmalig oral verabreicht und die Ausprägung des SHTs nach 24 bzw. 72 Stunden mittels Magnetresonanztomographie (MRT) und immunhistochemischen Aufarbeitung der Hirne mit einer nicht therapierten Kontrollgruppe verglichen. Bei einem dieser LT-Inhibitoren handelte es sich um ein Weihrauchpräparat, das als Nahrungsergänzungsmittel bereits zu erhalten ist und somit auch potentiell am Menschen zur Anwendung kommen kann. Die Ergebnisse waren vielversprechend und zeigten in beiden Therapiegruppen ein verringertes Kontusionsvolumen im MRT und immunhistochemisch einen geringeren Verlust von Neuronen im perikontusionellen Bereich. Somit scheinen Leukotriene einen Anteil an den sekundären Schädigungsprozessen nach SHT zu tragen. Weitere Untersuchungen, vor allem bezüglich eines eventuell verbesserten klinischen Outcome durch Leukotrienbiosynthesehemmung, erscheinen sinnvoll um den potentiellen Einsatz von LT-Synthesehemmstoffen in der Therapie des SHT in Erwägung ziehen zu können.:1. Abkürzungsverzeichnis 2. Bibliographische Beschreibung 3. Einleitung: Schädel-Hirn-Trauma 3.1. Einteilung 3.2. Epidemiologie 3.3 Klinik und Therapie 3.4 Posttraumatisches Hirnödem 3.5 Experimentelles Schädel-Hirn-Trauma 3.6 Leukotriene, MK886 und Boscari 4. Originalpublikation 5. Zusammenfassung der Arbeit 6. Referenzen 7. Anlagen 7.1 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 7.3 Danksagung

Gravitational waves detection is a challenging scientific objective, faced by scientist in the last 100 years, when Einstein theorized their existence. Despite multiple attempts, it was only in 2016 that the first observation of a gravitational wave was officially announced. The observation, worth a Nobel Prize, was made possible thanks to a worldwide collaboration of three large ground-based detectors. When detecting gravitational waves from ground, the noisy environment limits the frequency bandwidth of the measurement. Thus, the type of cosmic events that are observable is also limited. For this reason, scientists are developing the first gravitational waves detector based in space, which is a much quieter environment, especially in the sub-Hertz bandwidth. The space-based detector is named laser interferometer space antenna (LISA) and its launch is planned for 2034. Due to the extreme complexity of the mission, involving several new technologies, a demonstrator of LISA was launched and operated between 2015 and 2017. The demonstrator mission, called LISA Pathfinder (LPF), had the objective to show the feasibility of the gravitational waves observation directly from space, by characterizing the noise affecting the relative acceleration of two free falling bodies in the milli-Hertz bandwidth. The mission was a success, proving the expected noise level is well below the minimum requirement. The free-falling bodies of LPF, called test masses (TMs), were hosted inside dedicated electrode housings (EH), located approximately 30 cm apart inside the spacecraft. When free falling, each TM stays approximately in the center of the EH, thus having milli-meter wide gaps within the housing walls. Due to the presence of such large gaps, the TMs were mechanically constrained by dedicated mechanisms (named CVM and GPRM) in order to avoid damaging the payload during the launch phase and were released into free fall once the spacecraft was in orbit. Prior to the start of the science phase, the injection procedure of the TMs into free-fall was started. Such a procedure brought each TM from being mechanically constrained to a state where it was electro-statically controlled in the center of the EH. Surprisingly, the mechanical separation of the release mechanism from the TM caused unexpected residual velocities, which were not controllable by the electrostatic control force responsible for capturing the TM once released. Therefore, both the TMs collided with either the surrounding housing walls or the release mechanism end effectors. It was possible to start the science phase by manually controlling the release mechanism adopting non-nominal injection strategies, which should not be applicable in LISA, due to the larger time lag. So, since any release mechanism malfunctioning may preclude the initialization of LISA science phase, the GPRM was extensively tested at the end of LPF, by means of a dedicated campaign of releases, involving several modifications to the nominal injection procedure. The data of the extended campaign are analyzed in this work and the main conclusion is that no optimal automated release strategy is found for the GPRM flight model as-built configuration that works reliably for both the TMs producing a nominal injection procedure. The analysis of the in-flight data is difficult since the gravitational referencesensor of LPF is not designed for such type of analysis. In particular, the low sampling frequency (i.e., 10 Hz) constitutes a limiting factor when detecting instantaneous events such as collisions of the TM. Despite the difficulties of extracting useful information on the TM residual velocity from the in-flight data, it is found that the main cause of the uncontrollable state of the released TM is the collision of the TM with the plunger, i.e., one of the end-effectors of the GPRM. It is shown that the impact is caused by the oscillation of the plunger or by the elastic relaxation of the initial preload force that holds the TM. At the end of the analysis, some improvements to the design of the release mechanism are brie y discussed, aimed at maximizing the probability of performing a successful injection procedure for the six TMs that will be used as sensing bodies in the LISA experiment.

In der vorliegenden Arbeit wird eine Methode vorgestellt, mit welcher die Zuverlässigkeit mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) bezüglich stoßinduzierter Fehlermechanismen bereits in der Entwurfsphase neuer Produkte abgeschätzt bzw. verbessert werden kann. Der Ansatz bezieht sich dabei auf bruch- sowie adhäsionsbedingte Ausfallmechanismen und erfordert zwei wesentliche Schritte. Zuerst werden Systemmodelle der jeweils zu untersuchenden mikromechanischen Systeme erstellt, welche die Berechnung der Stoßantwort wie auch der dabei auftretenden Belastungen in Sinne von Auslenkungen, Deformationen und Aufprallkräften ermöglichen. In einem zweiten Schritt wird die zur Fertigung vorgesehene Technologie bezüglich des Auftretens beider stoßbedingter Ausfallmechanismen sowie deren Abhängigkeit von verschiedenen Umgebungsbedingungen oder Betriebsparametern systematisch untersucht. Die aus der Prozesscharakterisierung resultierenden Daten dienen zur Ableitung prozessspezifischer Fehlerkriterien, welche die Einschätzung der zuvor berechneten Lasten ermöglichen. Auf diese Weise kann abgeschätzt werden, inwieweit die Zuverlässigkeit der betrachteten mikromechanischen Strukturen beeinflusst wird bzw. mit welchen Maßnahmen diese gesteigert werden kann.

Lors de la réparation d’un défaut, le processus consiste à éliminer la matière dans la zone englobant le défaut, puis à recharger cet affouillement par un dépôt de cordons de soudure, afin de remettre en conformité la pièce en vérifiant les critères de conception. Pourtant la zone rechargée constitue en elle-même un site sensible où le niveau des contraintes résiduelles peut être préjudiciable de par son importance, notamment localement, s’il porte des contraintes de traction. Les risques de récidive d’endommagement pourraient être réduits par certains procédés de parachèvement. Ces procédés permettent de générer une zone de compression en peau externe et en sous couche de la pièce traitée. Par conséquent, la durée de vie d’une pièce ainsi parachevée pourrait être augmentée. Parmi les procédés existants, nous nous intéresserons dans cette étude à la mise en compression par billage ultrasonore. L’objectif de cette contribution est de prédire le niveau des contraintes résiduelles induites par le billage sur une pièce rechargée par soudage multi-passes. Pour mener à bien cet objectif, une étude expérimentale du billage a été réalisée sur des éprouvettes minces et épaisses afin d’identifier les paramètres influents et de disposer d’une base de résultats expérimentaux – comme par exemple la répartition quantitative des contraintes résiduelles dans la matière traitée – à confronter à la simulation. L’originalité de ce travail est de mettre en œuvre, en termes d’évaluation, une modélisation tridimensionnelle représentant correctement les phénomènes locaux et basée sur un modèle semi-analytique. Ce modèle numérique présente l’avantage de temps de calcul considérablement réduits par rapport aux méthodes éléments finis plus conventionnelles, sans pour autant sacrifier à la qualité des résultats. Pour cette application, ce modèle semi-analytique a été validé par des benchmarks aux éléments finis dans le cas de mono et multi impacts. Puis cette approche prédictive a été validée par l’expérience. Enfin, une simulation numérique du soudage a été réalisée afin de disposer d’un champ de contraintes résiduelles de soudage. Les résultats des calculs, obtenus par chaînage de simulations numériques des procédés de soudage puis de billage, ont ensuite été confrontés aux grandeurs mesurées sur des éprouvettes initialement précontraintes par flexions alternées puis billées selon des paramètres du processus identifiés antérieurement. L’état précontraint (qu’il provienne de la thermique du soudage ou de l’écrouissage de flexion alternée) a été introduit en données d’entrée, en tant que pré-chargement, dans le modèle numérique simulant les impacts. / During a repair welding process, the first step is to remove the material in the defected area, then refill this chamfer by welding rods. Since, the nickel based alloy, such as IN600, is sensitive to the phenomenon of stress-corrosion cracking, it must be ensured that the level of residual stress after welding is lower than the triggering threshold of stress-corrosion cracking. At this stage, the ultrasonic shot peening (USP) process can be used as the final finishing step. The aim is to introduce compressive residual stresses on the surface of the welded area in order to prevent occurrence of cracking. The objective of this study is to predict the level of residual stresses, induced by the ultrasonic shot peening, on structure made of IN600 repaired by multipass welding. To achieve this objective, an experimental study of the ultrasonic shot peening was carried out. Experiments similar to the “Almen” test were performed on thin and thick specimens. Influential parameters were identified. Experimental results, such as the level of residual stresses, were obtained. The originality of this work is that a three-dimensional modeling of multiple impacts, based on a Semi-Analytical Method (SAM), was implemented. This method can reduce significantly the computing time compared to finite element method, without sacrificing the quality of results. This was first validated by benchmarks for both single and multiple impacts, then proved by experiments. Moreover, a numerical simulation of welding was performed. The field of welding residual stresses should be used as the input data for the impact model. In fact, in this study，the residual state，was generated by alternatif bending test. These specimens were then treated by USP process with the parameters identified previously. As the final step, numerical results in terms of distortions and residual stresses were compared with the experimental data in order to validate the chaining of welding and peening simulation.