Dans la nature, des moteurs moléculaires tells que l'ATP synthase ou la kinésine peuvent consommer de l'énergie pour générer du mouvement et ainsi assurer des fonctions essentielles comme le transport ou la synthèse de molécules. La préparation de moteurs artificiels capables de fournir un travail à différentes échelles est un défi important pour les chimistes. Dans ce travail, nous avons conçu et synthétisé de manière stéréosélective un moteur moléculaire unidirectionnel et hautement fonctionnalisé à l'échelle du gramme. La fonctionnalisation orthogonale du moteur permet de l'intégrer dans des matériaux polymères. Grâce à une réaction de "click" réalisée sous différentes conditions de dilution, nous avons pu obtenir soit une macromolécule bicyclique en forme de 8 soit un gel de polymers dont les moteurs constituent les points de réticulation. Sous irradiation UV, les moteurs tournent ce qui enroule les chaines de polymers. Pour le bicycle, la taille caractéristique de la macromolécule diminue tandis que la morphologie évolue vers une pelote étirée. Dans le cas du gel, suite à la rotation des moteurs, l'enroulement des chaines conduit à une contraction du gel de l'ordre de 80% en volume. C'est le premier exemple d'intégration de mouvements moléculaires hors équilibre résultant en une réponse observable à l'échelle macroscopique. Ce travail ouvre des perspectives intéressantes dans le domaine des nanotechnologies ainsi que dans celui de l'énergie. / Natural molecular motors such as ATP synthase, myosin, kinesin and dynein can convert conformationalchanges, due to chemical energy input, into directed motion for catalysis and transport. Preparing artificial molecular motors and making them work at different scales (from nano to macroscopic scale) have been long-term challenges. Herein we designed and synthesized a light driven rotary molecular motor in highly enantiopure form and in gram scale. This motor is featured by two orthogonal functionalities on its upper and lower part, allowing its further integration into polymeric materials. By performing click reaction under different concentration conditions, either an eight shaped motor-polymer conjugate or a gel containing motors as reticulation units could be obtained. Upon UV irradiation, the polymer chains could be entangled due to the rotation of this motor. For eight shaped polymer, the dimension was changed towards smaller dimension, and the morphology was changed from cycle to collapsed coils (spherical or more elongated). For the gel, due to the twisting of polymer chains induced by the rotation of the motor, it could be contracted significantly (80 %) compared with its original volume. The integration of machines which display motions out of equilibrium at nanoscale to movement in the macroscopic world which is extensively used in natural systems will open very interesting prospects in nanotechnology for further developments.

La paralysie cérébrale est la pathologie motrice la plus commune dans l’enfance, elle engendre tous types de troubles principalement moteurs. La parole peut notamment être touchée affectant parfois profondément les capacités communicatives des enfants. Les thérapies pour pallier les troubles moteurs de la parole manquent d’efficacité. C’est dans ce cadre que le logiciel RePliCa a été développé afin de rendre leur rééducation plus efficiente. Une variable, encore peu documentée dans le cadre de la rééducation, est identifiée comme influençant grandement les progrès, il s’agitde l’engagement. L’engagement est considéré comme malléable et sensible aux changements environnementaux et pourrait donc être influencé par l’introduction d’un logiciel dans la rééducation. La première partie de cette thèse était consacrée à l’optimisation de cet outil. Dans cet objectif, une série d’études expérimentales a été menée auprès d’enfants au développement typique et a permis l’intégration d’un certain nombre de caractéristiques relatives à l’interface influençant positivement l’engagement. Une grille d’observation a ensuite été créée afin d’évaluer l’engagement des enfants paralysés cérébraux dans la rééducation lors du programme pilote avec le logiciel. L’étude clinique montre des résultats encourageants, l’engagement semblant se maintenir au cours des séances. Ces résultats sont mis en perspectives dans le cadre d’un modèle de l’engagement. / Cerebral Palsy is the most common physical disability in early childhood, resulting in multiple disorders, primarily of motor skills. Speech especially can be impacted and deeply affects children’s communicative abilities. The RePliCa software wasdeveloped to improve the efficiency of motor speech therapy. One variable, engagement, has not been fully researched in the field of rehabilitation but has been identified influential for children’s progress. Engagement is presumed to bemalleable and sensitive to environmental changes and therefore could be influenced by the introduction of software in rehabilitation. The first part of this thesis was devoted to its optimization. To this end, a series of experimental studies wereconducted, enabling the integration of a number of features on the interface in order to promote engagement. Once the software was implemented, engagement in rehabilitation was examined in a clinical study. Results showed encouraging results: engagement can be maintained over time. Results are put in perspective using an engagement model framework

Le vieillissement entraîne une dégénérescence sensorielle qui affecte négativement le contrôle de l'équilibre. Les personnes âgées ont un risque de chuter beaucoup plus élevé que les jeunes adultes. Quel est l'impact de cette difficulté supplémentaire lorsqu'une personne doit réaliser une autre tâche? Le but du présent projet de maîtrise était de répondre à cette question en comparant les performances de sujets jeunes et âgés lors de l'apprentissage d'une tâche de dessin en miroir. Après trois sessions d'apprentissage en posture debout, les sujets ont transféré à une condition assise. Ainsi, une amélioration de la performance en posture assisse suggérerait un "coût" à réaliser la tâche en posture debout. Les personnes âgées ont montré plus de difficulté à apprendre la tâche de dessin en miroir par une stabilisation plus tardive des performances ainsi qu'un temps plus long pour accomplir la tâche. Les personnes âgées ont aussi montré une tendance à avoir une plus grande dispersion de leur centre de pression lors de l'apprentissage. Finalement, les personnes âgées ont bénéficié du transfert à la position assise en améliorant certains paramètres de la tâche de dessin. Ces résultats suggèrent que le contrôle de l'équilibre affecte l'apprentissage et le contrôle d'une tâche visuo-motrice complexe.

Les déficiences sensorimotrices ou troubles du mouvement sont ce qui sous-tend ou cause les incapacités aux membres supérieurs. Par exemple, la spasticité musculaire, faiblesse musculaire, pauvre contrôle moteur sélectif, spasmes musculaires ou mouvements involontaires ou tremblements sont tous des exemples de désordres sensorimoteurs/troubles du mouvement. Lorsque des personnes vivent avec de tels désordres sensorimoteurs, cela peut entrainer des incapacités aux membres supérieurs et de la difficulté à réaliser diverses tâches quotidiennes. Dans plusieurs cas, les personnes atteintes n'ont pas accès aux services d'un aide-soignant. La famille doit donc s'occuper de la personne dans le besoin ou encore la personne atteinte doit se débrouiller avec les assistances techniques disponibles sur le marché. La situation risque de se détériorer dans un futur proche considérant le vieillissement de la population où il faudra prendre soin de plus en plus de personnes en perte d'autonomie avec moins de main d'œuvre active. À la suite d'une revue de littérature, et de consultations avec des ergothérapeutes, il a été établi que les assistances techniques commercialisées ne sont pas suffisamment adéquates pour plusieurs usagers. Ce mémoire porte sur le développement d'assistances techniques mécaniques afin de venir en aide aux personnes ayant des difficultés de mouvement aux membres supérieurs. L'hypothèse est que l'utilisation des assistances développées aidera les personnes vivant avec des troubles de mouvement à s'alimenter de manière plus autonome. Et ce, tout en réduisant la charge de travail du personnel médical. Deux types d'aide à l'alimentation ont été développés : un système d'aide à l'alimentation passif pour la spasticité et un ustensile anti-tremblements. Le premier est un système utilisant des mécanismes à quatre barres et des amortisseurs afin de stabiliser l'ustensile et d'amortir les mouvements involontaires. Le deuxième est un ustensile de plus petite taille qui stabilise les tremblements en utilisant des contrepoids. / Many people live with disabilities that may affect the control of their upper limbs and therefore affect their daily autonomy. These disabilities can include muscle spasticity, non selective motor control, muscle weakness and others. This can cause spasms or tremors which will inevitably affect the person when he/she tries to eat by him/herself. In many cases, people living with that kind of disabilities do not have access to the service of a caregiver. The affected person can use technical aids available commercially or the family can takecare of the person in need. The situation is likely to deteriorate in the coming years considering the aging population. It will be necessary to take care of more and more people losing their autonomy while dealing with less active medical labor. Following a literature review, and several discussions with occupational therapists, it was established that the technical aids available commercially are not sufficiently adequate formany users. This thesis focuses on the development of mechanical feeding assistances tohelp people living with upper limbs movement disorders. The hypothesis is that using the developed aids will help people living with movement disorders to eat more independently. The use of the developed mechanical aids will increase user involvement while reducing the workload of the medical staff. Two different types of feeding aid have been developed: a passive feeding system forspasticity and an anti-tremor utensil. The first is a complex system using four-bar mechanisms and dampers to stabilize the utensil and reduce the effects of involuntary movements. The prototype is fixed on a table and is controlled with a handle. The second solution developed is a smaller sized utensil that stabilizes tremors using counterweights

Parmi les différentes structures de machines électriques existantes, les machines à flux transverse (MFT) sont reconnues pour leur fort couple massique et volumique. Malgré cet avantage, leur complexité et leur coût de fabrication élevés font que ce type de machine ne dépasse que rarement le stade de prototype. De plus, d’importantes pertes fer dues à des fréquences de fonctionnement élevées limitent encore l’utilisation de ces machines aux applications basse vitesse et fort couple : la MFT est alors principalement utilisée dans des dans les aérogénérateurs à attaque directe et dans certaines applications de traction électrique (bus, automobile, tram, navire, …). Le travail présenté dans ce mémoire s’inscrit dans le cadre du développement d’une nouvelle configuration de MFT : la MFT à griffe ou claw-pole, à stator hybride. Grâce à l’utilisation combinée de tôles électriques et de poudre de fer au stator de la machine, les pertes fer de cette configuration de MFT sont considérablement réduites et sa fabrication grandement simplifiée. Le concept de stator hybride peut être exploité pour réduire les pertes fer de la MFT encore davantage, par l’emploi de matériaux possédant des propriétés magnétiques supérieures à celles des matériaux actuellement utilisés au stator de la machine. L’effet de la substitution des noyaux de tôles électriques au stator par des noyaux fabriqués à partir de matériaux amorphes est étudié dans ce mémoire. Des mesures expérimentales de pertes fer permettent, dans un premier temps, de prouver la réduction des pertes totales d’une MFT claw-pole à stator hybride monopolaire utilisant des noyaux amorphes. Dans un second temps, des simulations par éléments finis couplées à des résultats expérimentaux montrent l’augmentation du rendement d’une MFT complète à noyaux amorphes et le maintien de ce dernier à un niveau élevé à des fréquences de fonctionnement supérieures à 400 Hz. / Transverse flux machines (TFM) are known for their excellent torque-to-mass and torque-to-volume ratio when compared to conventional machines. Despite this advantage, they have some serious shortcomings like complex construction and high cost, explaining why TFM that can be found in the literature are usually only prototypes. Moreover, the TFM shows a dependence of its force density upon its pole pitch and airgap thickness, which leads to high electrical frequencies and thus to high core losses. For all these reasons, this type of machine could be considered in high-torque low-speed applications such as wind turbines or electrical traction drives. The work presented in this document contributes to the development of a new TFM configuration: the claw-pole TFM with hybrid stator (CPTFMHS). Such a stator built from a combination of Fe-Si laminations and powdered iron (SMC), enables reducing iron losses significantly and improving the ease of manufacturing of the machine. The concept of the hybrid stator can be further developed by using new magnetic materials with lower specific losses. The substitution of Fe-Si laminations by amorphous cores in the stator of the CPTFMHS is studied in this work and presented here. Experimental measurements are conducted on a one-pole pair CPTFMHS machine with an amorphous core: the results show a reduction of the total iron losses, thus proving benefits of amorphous cores used in the machine. Finite element simulations coupled with experimental measurements lead to the following conclusion: the efficiency of a CPTFMHS machine can be maintained to a high level at frequencies above 400 Hz, thanks to the use of amorphous cores, which may not be possible with Fe-Si laminations.

Avec les nouvelles lois et réglementations sur les émissions polluantes des moteurs à combustion, de plus en plus d’attention est portée sur la phase de démarrage à froid. La période de cette phase est une courte période de 2 minutes environ où la température de fonctionnement du catalyseur n’est pas encore suffisamment élevée et pendant laquelle 70-80% de la totalité des hydrocarbures émis par le moteur sont relâchés à l’atmosphère. La température minimale de fonctionnement, définie comme celle pour laquelle le catalyseur atteint une conversion de sortie du réacteur de 50%, est au-dessus de 200 ̊C. Pour pallier à l’inefficacité des catalyseurs trois voies dans la phase de démarrage à froid d’un moteur, une zéolithe, présentant des canaux unidimensionnels et une ouverture de pore avec un anneau à 12 atomes d’oxygènes, a été utilisée; on parle, dans ce cas, du processus "Single File Diffusion". Dans ce projet, une série de zéolithes ZSM-12 de structure MTW avec différents contre ions (Na⁺, H⁺ et Ag⁺) et avec différents rapports atomiques Si/Al (52, 64 et 80) ont été synthétisées. Ces échantillons zéolithiques ont été testés comme adsorbants pour la capture des hydrocarbures (HCs) en utilisant le toluène et l’éthylène comme modèles de grandes et de petites molécules des hydrocarbures présents dans les gaz d’échappement d’un moteur au démarrage à froid. Avec la collaboration de Phytronix Technologies, une nouvelle méthode expérimentale de thermodésorption a été développée qui permet des vitesses de montée en température similaires à celles du pot catalytique au démarrage à froid. À des vitesses de montée en température de l’ordre de 5-10°C/s, les pics de thermodésorption des hydrocarbures ont été translatés vers des températures plus élevées qui sont aux à l’entour de 240°C pour l’éthylène et de 245°C pour le toluène. Il a été conclu que la Ag-ZSM-12 a une meilleure capacité d’adsorption des hydrocarbures et une meilleure stabilité thermique. Une étude numérique a été développée pour étudier la diffusion du mélange binaire toluène-éthylène dans le réseau poreux zéolithique de la zéolithe ZSM-12. Les simulations numériques montrent qu’en tenant compte de l’effet de la température sur le coefficient de diffusion d’une seule molécule dans la loi d’Arrhénius a permis d’avoir des résultats comparables aux résultats expérimentaux, permettant d’expliquer plusieurs caractéristiques des profils de désorption obtenus expérimentalement. Deux étapes ont été envisagées; le saut d’une cage à une autre (ED) puis le saut de la cage frontalière à la phase gazeuse (EΓ). Ces deux étapes ont différentes énergies d’activation avec . Pour chaque gaz, les deux énergies d’activation dépendent fortement du rapport atomique Si/Al et du rayon du contre ion (Na⁺, H⁺ et Ag⁺). / As regulations for emissions from gasoline engines become stricter, attention has been focused on the start-up phase (cold-start), when about 70-80% of total hydrocarbon (HC) emissions of an engine are released. This phase is a short period of 1-2 min prior to reaching the minimum catalyst operating temperature, around 200°C. In this thesis, the concept of single-file diffusion (in 1-D zeolites) was employed as a feasible approach to control automotive HC emissions during cold-start. This mechanism was investigated over a variety of zeolites with MTW structures for studying their trapping ability for lighter HC molecules, which are often desorbed before the three-way catalyst reaches its light-off temperature. In this thesis, a serie of ZSM-12 zeolites which different conterions (Na⁺, H⁺, Ag⁺) and with different Si/Al molar ratios (52, 64, 80) were synthesized. Temperature-programmed desorption (TPD) of ethylene and toluene, as models of light and heavy hydrocarbon molecules, was employed to screen these synthesized zeolites as potential HC traps. High heating rate desorption experiments were performed using the Phytronix Laser Diode Thermal Desorption system (S-960 LDTD) after desorption of toluene-ethylene mixture. Three heating rates which reflect the actual heating rate of the catalytic muffler have been used for the desorption process: 3, 5 and 9°C/s. For all solids considered in this study, the two HCs desorbed above 240°C. Ag-ZSM-12 was found the most appropriate HCs trapping adsorbent. Numerically, using a transient diffusion boundary value problem coupled with Fick’s law, it was possible to explain all qualitative features of the temperature dependent desorption profiles observed experimentally. Two steps must be considered, a cage to cage jumping followed by an escape from cage to gas phase. The two steps have different activation energies with EΓ> ED. For each component, both activation energies are strongly dependent on Si/Al ratio and radius of counterions. Moreover the effect of thermal vibration of the host lattice on diffusivities was also depicted.

Ce mémoire porte sur le développement d'une méthode de conception d'entraînements à vitesse variable par modèles analytiques en appliquant un processus d'optimisation sur les machines synchrones cylindriques. Cette méthode de conception permet de considérer l'ensemble des points de fonctionnement de l'entraînement et ses cycles d'opération. Après avoir réalisé le dimensionnement de la machine, on utilise un modèle de type circuit électrique équivalent pour vérifier les performances dans des conditions de fonctionnement variées. Une méthode d'optimisation globale permet de rechercher la meilleure solution possible pour satisfaire l'ensemble des contraintes du cahier des charges. On utilise aussi une méthode de correction itérative pour améliorer la précision des modèles et valider la solution optimale avec un logiciel de calcul des champs par éléments finis. Nous développons une méthode permettant de prendre en compte les caractéristiques non linéaires des matériaux magnétiques et la saturation. On présente deux exemples de la méthode de conception pour des cahiers des charges d'applications utilisant des ensembles convertisseur-machine sur une large plage de vitesse. Le premier est un alternateur à griffes d'automobile de type Lundell et le deuxième, un moteur de traction pour un véhicule électrique. / This project presents a design method of variable speed drives with analytical models by applying an optimization process. It concerns synchronous machines. This design method permits to consider the set of points in a torque-speed chart of the drive and its cycles of operation. After having calculated the dimensions of the machine, one uses an electrical circuit model to verify performances. A method of global optimization is used to search for the best solution to satisfy the set of constraints and specifications. One also uses an iterative method of parameter correction to improve the precision of models and to validate the optimal solution with FE software. We develop a design method taking account non linear magnetic characteristic of materials and magnetic saturation. One presents two design examples for applications using drive Systems on a wide range of speed. The first is a claw-pole lundell car alternator and the second, an electric traction System.

La présente recherche vise à répliquer une étude menée en 1994. Celle-ci s'était intéressée au phénomène «d'entassement cognitif» et de réorganisation des habiletés langagières chez de jeunes sujets hémiplégiques. Les épreuves alors employées afin d'évaluer les habiletés non verbales des sujets sont ici questionnées et des épreuves de type informatique sont donc ajoutées. Les habiletés verbales et non verbales de 18 enfants atteints d'hémiplégie d'origine pré ou périnatale et de 18 enfants sans déficit sont évaluées. Les résultats ne démontrent aucune différence de performance aux épreuves de nature verbale et non verbale selon que l'enfant soit atteint à l'hémisphère cérébral droit ou gauche. Les sujets hémiplégiques ne démontrent aucune différence de performance avec ceux du groupe témoin aux épreuves verbales de type Weschler et de type informatique. Aux épreuves non verbales de type Weschler, une différence de performance survient de façon significative entre les deux groupes alors qu'elle n'apparaît pas lors des épreuves non verbales de type informatique. Il semble donc que le langage se réorganise prioritairement chez les enfants hémiplégiques et que ceux-ci soient désavantagés dans l'évaluation de leurs habiletés non verbales lors d'épreuves de type Weschler.

Les déficiences sensorimotrices ou troubles du mouvement sont ce qui sous-tend ou cause les incapacités aux membres supérieurs. Par exemple, la spasticité musculaire, faiblesse musculaire, pauvre contrôle moteur sélectif, spasmes musculaires ou mouvements involontaires ou tremblements sont tous des exemples de désordres sensorimoteurs/troubles du mouvement. Lorsque des personnes vivent avec de tels désordres sensorimoteurs, cela peut entrainer des incapacités aux membres supérieurs et de la difficulté à réaliser diverses tâches quotidiennes. Dans plusieurs cas, les personnes atteintes n'ont pas accès aux services d'un aide-soignant. La famille doit donc s'occuper de la personne dans le besoin ou encore la personne atteinte doit se débrouiller avec les assistances techniques disponibles sur le marché. La situation risque de se détériorer dans un futur proche considérant le vieillissement de la population où il faudra prendre soin de plus en plus de personnes en perte d'autonomie avec moins de main d'œuvre active. À la suite d'une revue de littérature, et de consultations avec des ergothérapeutes, il a été établi que les assistances techniques commercialisées ne sont pas suffisamment adéquates pour plusieurs usagers. Ce mémoire porte sur le développement d'assistances techniques mécaniques afin de venir en aide aux personnes ayant des difficultés de mouvement aux membres supérieurs. L'hypothèse est que l'utilisation des assistances développées aidera les personnes vivant avec des troubles de mouvement à s'alimenter de manière plus autonome. Et ce, tout en réduisant la charge de travail du personnel médical. Deux types d'aide à l'alimentation ont été développés : un système d'aide à l'alimentation passif pour la spasticité et un ustensile anti-tremblements. Le premier est un système utilisant des mécanismes à quatre barres et des amortisseurs afin de stabiliser l'ustensile et d'amortir les mouvements involontaires. Le deuxième est un ustensile de plus petite taille qui stabilise les tremblements en utilisant des contrepoids. / Many people live with disabilities that may affect the control of their upper limbs and therefore affect their daily autonomy. These disabilities can include muscle spasticity, non selective motor control, muscle weakness and others. This can cause spasms or tremors which will inevitably affect the person when he/she tries to eat by him/herself. In many cases, people living with that kind of disabilities do not have access to the service of a caregiver. The affected person can use technical aids available commercially or the family can takecare of the person in need. The situation is likely to deteriorate in the coming years considering the aging population. It will be necessary to take care of more and more people losing their autonomy while dealing with less active medical labor. Following a literature review, and several discussions with occupational therapists, it was established that the technical aids available commercially are not sufficiently adequate formany users. This thesis focuses on the development of mechanical feeding assistances tohelp people living with upper limbs movement disorders. The hypothesis is that using the developed aids will help people living with movement disorders to eat more independently. The use of the developed mechanical aids will increase user involvement while reducing the workload of the medical staff. Two different types of feeding aid have been developed: a passive feeding system forspasticity and an anti-tremor utensil. The first is a complex system using four-bar mechanisms and dampers to stabilize the utensil and reduce the effects of involuntary movements. The prototype is fixed on a table and is controlled with a handle. The second solution developed is a smaller sized utensil that stabilizes tremors using counterweights

Un pont à diodes ne peut pas être utilisé avec une génératrice à flux trans verse en raison de sa grande inductance statorique. Le but de cette étude est d'examiner différentes solutions pour des redresseurs utilisés avec une génératrice à flux transverse fonctionnant à vitesse variable en regardant leurs avantages et inconvénients. Comme solutions conventionnelles, des ponts à diodes avec compensation passive et des redresseurs à MLI sont étudiés. Aussi, une nouvelle topologie de redresseur à haut rendement sera présentée qui peut être utilisée avec des sources à fréquence variable ayant une inductance très élevée et saturable incluant les machines à flux transverse