Magister Chirurgiae Dentium - MChD (Oral Medicine and Periodontics) / In recent years, the development and use of autologous platelet rich concentrates (PC's) has gained traction within the rapidly progressive, multidisciplinary field of regenerative medicine. A PC subtype, marketed as advanced platelet rich fibrin (A- PRF), is a recent advancement of the original PRF protocol and promoted as a "blood concentrate" containing platelets, leukocytes, circulating stem cells and endothelial cells. A-PRF in the form of membranes, plugs, or even shredded particulates are increasingly being used as surgical adjuncts in areas of previous infection or left exposed within the microbial rich oral environment. Although recent literature has noted the biologic benefits of this material within the context of wound healing and regeneration, the antimicrobial potential of APRF has remained unexplored. The aim of this investigation is to determine if A-PRF displays antimicrobial activity against microbes of the oral cavity with a null hypothesis that its activity is no different to a clot of unprocessed venous blood. Methodology: A-PRF and whole blood samples were obtained from consenting individuals and utilised to conduct an in-vitro agar disk diffusion investigation to determine their antimicrobial activity. Standardised samples of A-PRF, unprocessed clotted blood and 0.2% chlorhexidine gluconate (CHX) were tested against organisms cultured from fresh oral rinse samples and pure cultures of candida albicans, streptococcus mutans, staphylococcus aureus and enterococcus faecalis. The antimicrobial activity was assessed in accordance to the established principles of the agar disk diffusion method and measurement of inhibition zones. Results: A-PRF displayed antimicrobial activity against all of the individual organisms tested within this study following a 24 hour incubation period. However, no significant differences were noted between A-PRF and a natural clot of blood when tested against cultures of the oral rinse sample. Finally, the antimicrobial activity of A-PRF is significantly inferior to an equal volume of the CHX preparation. Conclusion: Although A-PRF displays antimicrobial activity; its strength, spectrum and biologic activity within a polymicrobial environment requires further investigation.

This thesis investigates laser micromachining using a high pulse repetition frequency (high-PRF) femtosecond fibre laser. Three different types of industrial-grade metals, Stainless steel, Copper, and Aluminium are investigated. The impact of the processing parameters on material removal is studied. Finally the feasibility of the technology in three dimensional micro structuring is explored. The thesis contributes to clarify the main interaction mechanisms occurring in high-PRF femtosecond laser processing. Heat accumulation and particle shielding are identified as main material removal influencing mechanisms. As a result of heat accumulation, lowered ablation thresholds are detected for Aluminium (0.16 J/cm² at 1.02 MHz versus 0.33 J/cm² at 20 kHz) and Stainless steel (0.088 J/cm² at 1.02 MHz versus 0.11 J/cm² at 20 kHz). For the high heat conductive Copper heat accumulation is largely ruled out. Particle shielding is investigated by ultra high speed camera imaging. It is shown that the ablation plumes enlarge at the higher pulse repetition rates. A parameter study investigates material ablation. From this study, appropriate machining parameters are derived with regard to both high ablation rate and removal efficiency, and small roughness: Aluminium: 5 μm pulse spacing / 5 μJ pulse energy, Copper: 7.5 μm pulse spacing / 7 μJ pulse energy, Stainless steel: 5 μm pulse spacing / 3 μJ pulse energy. In addition experimentally and theoretically determined volume ablation rates are compared. For this, a material removal calculation model is designed. Good agreements between theoretical and experimental values are obtained by taking into account effective penetration instead of optical penetration for energy transport. A surface temperature calculation model is designed, providing useful insights into heat accumulation. Heat accumulation observed for Aluminium and Stainless Steel is confirmed by surface temperature rise, calculated based on the remaining energy. Improvement of the model by enhanced energy coupling yields surface temperatures above the melting temperature. This is conclusive to experimental observations. Finally the feasibility of the high-PRF femtosecond laser technology in micromachining is demonstrated by micro mould fabrication. Utilising these moulds, micro-fluidic plastic demonstrators are fabricated by micro-injection moulding.

This research took place in 3 stages. In the first stage, lignin graphene (LG) was synthesized using a catalytic thermal conversion process. In stage 2, the time and temperature correlations for polyvinyl acetate (PVAc) and phenol resorcinol formaldehyde (PRF) adhesives were found and PRF showed stronger correlation when doped with carbon nanomaterials. Stage 3 evaluated the effect of the nanomaterials on radio frequency (RF) heating time and adhesive strength. It was found that all versions of the PRF adhesive resulted in higher shear strength values when cured in room temperature for 24 hours or in an oven at 170 °F for 30 minutes. The combination of PRF + 0.5 % LG and 120 s RF heating resulted in significantly higher block shear strengths when compared to the other RF heating durations. Pine lumber was selected as it is the single most important commercial/structural species in North America, by volume. A substantial portion of pine is directed to glue-laminated timber and cross-laminated timber. Both industries use or can use RF curing and as such both may benefit from improvements developed herein.

Ce présent travail concerne les aspects de la réparation et du renforcement des ouvrages utilisant des matériaux composites et plus particulièrement, il traite le cas des poutres en béton endommagées. La méthode de renforcement des ouvrages en béton par collage de matériaux composites est une pratique qui connaît actuellement un essor important. Dans cette optique, on propose d’apporter une contribution à l’analyse du comportement des poutres endommagées en béton par matériaux composites. La nouvelle méthode de renforcement interne NSM (Near Surface Mounted) consiste en l’insertion de bandes de Polymères Renforcées de Fibres (PRF) dans des engravures préparées préalablement dans le béton d'enrobage des surfaces tendues, remplies de résines époxydiques pour fixation. Pour construire un système renforcé de NSM efficace, les armatures en PRF doivent être en mesure de transférer ses efforts longitudinaux développés à l'élément de flexion en béton armé afin d'assurer l’action du composite, avec une compatibilité de déformation des matériaux. Les spécimens testés sont composés de poutres coutres avec une section rectangulaire de (100 mm x180 mm) et une longueur de 1300 mm renforcés avec PRFC-NSM. D’autres spécimens de poutres rectangulaires ont été testés avec une section de 200 mm x 400 mm et une longueur de 2300 mm, les renforts en PRF utilisés sont des plats ou des joncs. Les paramètres étudiés dans ce travail concernent la classe de résistance en compression, le taux de renfort, le type de composite et le degré d’endommagement. L’étude expérimentale sur le comportement des poutres endommagées puis renforcées sollicitées en flexion 4 points a dévoilé beaucoup de critères de performances en termes de ductilité, de rigidité et de capacité portante. Une modélisation analytique a été menée afin de comparer les réponses moment-courbure analytiques avec celles obtenues expérimentalement. Une fois cette modélisation validée, l’approche analytique a été couplée avec la méthode des plans d’expériences dans le but d’évaluer l’influence de différents paramètres et leurs interactions tels que le type de renfort (carbone, Joncs, aramide), le taux d’armatures passives et de renfort et la classe de résistance sur les réponses concernant la capacité portante et la ductilité des poutres renforcées. / This work deals with aspects of repair and reinforcement of structures and in particular, it deals with the case of damaged concrete beams. The method of reinforcing concrete structures by adhesive bonding of composite materials is a practice which is currently undergoing a major expansion. In this context, we propose to contribute to the analysis of the behavior of damaged concrete beams by composite materials. The new NSM (Near Surface Mounted) internal reinforcement method consists of the insertion of carbon fiber reinforced polymer (PRFC) strips in pre-prepared etchings in the encapsulation concrete of stretched surfaces filled with epoxy resins for fixing. To build an effective NSM reinforced system, FRP reinforcements must be able to transfer its developed longitudinal forces to the reinforced concrete flexure element to ensure the action of the composite with material deformation compatibility. The specimens tested consist of beams with a rectangular section (100 mm x 180 mm) and a length of 1300 mm reinforced with PRFC-NSM. Other specimens of rectangular beams were tested with a section of 400 mm x 800 mm and a length of 2300 mm, the FRP reinforcements used were either plates or rods. The parameters studied in this work concern the strength of the concrete, the reinforcement rate, the type of composite, the degree of damage. The experimental study on the behavior of damaged beams, then reinforced and subjected to bending, revealed many performance criteria in terms of ductility, stiffness and bearing capacity. Analytical modeling coupled with the experimental design method was carried out in order to evaluate the responses of the beams tested according to the interaction of the different parameters such as the reinforcement type (carbon, joncs, aramid), the Passive and reinforcement rates and strength class of reinforced beams.

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Os Polímeros Reforçados com Fibras (PRF) são materiais compósitos constituídos por fibras unidas por uma matriz polimérica. São leves, não corrosivos, possuem alta resistência à tração e são de simples execução. O PRF em forma de tecido é utilizado para envolver o pilar de concreto armado promovendo a restrição das deformações laterais pelo efeito de membrana. Nos pilares com seção transversal circular, esse efeito de membrana é desenvolvido ao longo de todo o seu perímetro. Já para seções quadradas ou retangulares, esse efeito de membrana se desenvolve apenas nos cantos arredondados, reduzindo, assim, a eficiência do confinamento. Por conta dessa limitação, esta pesquisa propõe a utilização de um mecanismo auxiliar constituído por tirantes transversais de aço ancorados por perfis longitudinais, que juntamente com o PRF vão promover o confinamento nos maiores lados de seções de pilares retangulares. Foram realizados ensaios experimentais de dez pilares de concreto, cujos resultados confirmaram o maior incremento de força e ductilidade nos pilares devido à presença dos tirantes, verificando também que os perfis longitudinais contribuem diretamente com a força axial no pilar. Por meio da análise numérica em elementos finitos foi possível observar o acréscimo de regiões de concreto efetivamente confinado devido à presença dos tirantes. Com a análise paramétrica realizada foram identificados os parâmetros e como eles influenciam no comportamento dos pilares reforçados com a técnica: a relação entre os lados da seção transversal, a taxa de PRF; a taxa de tirantes de aço e a rigidez do perfil de ancoragem. Por fim, foi desenvolvido um modelo analítico que possibilita calcular a parcela de força resistida pelo concreto confinado e pelos perfis de ancoragem de modo independente, indicando boas correlações com os resultados experimentais e numéricos. / Fiber Reinforced Polymers (FRP) are composite materials consisting of fibers bonded by a polymer matrix. They are lightweight, non-corrosive, have high tensile strength and simple to apply. The FRP jacket is used to wrap the concrete column and restrict the lateral expansion by the membrane effect. In columns with circular cross section, the membrane effect is developed along its entire perimeter. However, in square or rectangular sections this effect is only developed at the rounded corners, resulting in a decrease of the confinement efficiency. Due this limitation, this research proposes the use of an auxiliary mechanism made up of transverse steel ties anchored by longitudinal bars, which together with the FRP, promote confinement on the biggest sides of rectangular sections of columns. Experimental tests were carried out on ten concrete columns, whose results confirmed the greatest force increase and ductility due to the presence of the steel ties and that the anchor bars contribute directly with the axial force. Through the numerical analysis in finite elements methods it was possible to observe the effective confined concrete regions due to the presence of the ties. With the parametric analysis performed some parameters were identified and how they influence in behavior of columns reinforced with this technique: the relationship between the sides of the cross section; the PRF rate; the steel ties rate and the stiffness of the anchor bar. Finally, an analytical model was developed allowing calculate the force resisted by the confined concrete and the anchor bars forces independently, indicating good correlations with the experimental and numerical results.

La vélocimétrie Doppler par ultrasons pulsés permet d'obtenir, le profil de vitesses d'un écoulement de fluide. L'estimation de la vitesse est réalisée, pour chaque volume de mesure, à partir du signal Doppler, obtenu à partir du signal rétrodiffusé démodulé et échantillonné, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse des particules. On démontre, dans le cas d'un transducteur plan et circulaire, pour un écoulement homogène et uniforme dans le volume de mesure, que la densité spectrale de puissance (DSP) de ce signal peut être modélisée par une gaussienne. Un algorithme de suppression du bruit blanc, basée sur l'identification paramétrique de la DSP est proposée et validée. Elle consiste à identifier, en temps réel, les différentes composantes de la DSP du signal Doppler en utilisant la méthode de Levenberg-Marquardt avec un modèle général gaussien. Le bruit blanc identifié est soustrait à la densité afin de permettre un calcul de moment non-biaisé par celui-ci.<br /><br />Le signal Doppler étant échantillonné par nature, il est soumis au théorème de Shannon qui impose une vitesse maximale mesurable nommée vitesse de Nyquist. Celle-ci est directement proportionnelle à la fréquence de répétition des trains d'ondes (PRF pour Pulse Repetition Frequency). La profondeur d'exploration est également liée au PRF. Ceci impose la principale limite de cette méthode, à savoir la relation inverse liant la profondeur d'exploration et la vitesse maximale mesurable. Une méthode permettant des mesures de vitesses au-delà de la limite de Nyquist est proposée. Elle se base sur l'utilisation de plusieurs fréquences de répétition des trains d'ondes. Le repliement différent pour chaque PRF permet l'apport d'information nécessaire à la résolution de l'ambiguïté sur les vitesses. Un algorithme original de reconstruction spectrale est proposé. Il permet de recombiner les DSP repliés obtenus pour chaque PRF afin de reproduire la DSP du signal Doppler.

Staggering the pulse repetititon intervals is a widely used solution to alleviate the blind speed problem in Moving Target Indication (MTI) radar systems. It is possible to increase the first blind speed on the order of ten folds with the use of non-uniform sampling. Improvement in blind speed results in passband fluctuations that may degregade the detection performance for particular Doppler frequencies. Therefore, it is important to design MTI filters with non-uniform interpulse periods that have minimum passband ripples with sufficient clutter attenuation along with good range and blind velocity performance. In this thesis work, the design of MTI filters with non-uniform interpulse periods is studied through the least square, convex and min-max filter design methodologies. A trade-off between the contradictory objectives of maximum clutter suppression and minimum desired signal attenuation is established by the introduction of a weight factor into the designs. The weight factor enables the adaptation of MTI filter to different operational scenarios such as the operation under low, medium or high clutter power. The performances of the studied designs are investigated by comparing the frequency response characteristics and the average signal-to-clutter suppression capabilities of the filters with respect to a number of defined performance measures.Two further approaches are considered to increase the signal-to-clutter suppression performance. First approach is based on a modified min-max filter design whereas the second one focuses on the multiple filter implementations. In addition, a detailed review and performance comparison with the non-uniform MTI filter designs from the literature are also given.

La corrosion des armatures internes en acier dans les structures en béton armé constitue une cause importante de dégradation, ce qui pourrait réduire significativement leur durée de vie, engendrer des coûts de maintenance élevés et mettre en danger la sécurité des usagers. Les basses températures en Amérique du Nord et l'utilisation des sels de déglaçage sont des facteurs accélérant l'apparition et le développement de la corrosion des armatures en acier. D'importants travaux de recherche ont été réalisés pour inhiber ou retarder ce type de dégradation. L'utilisation des Polymères Renforcés de Fibres (PRF) comme armature interne dans le béton est une solution très prometteuse. Les PRF ont d'excellentes propriétés mécaniques, un faible poids et ont l'avantage d'être non corrodables. L'utilisation de ces matériaux composites est maintenant élargie aux éléments structuraux et non structuraux soumis à des efforts de flexion et/ou de cisaillement et encadrée par les règlements canadiens de conception des bâtiments et des ponts. Cependant, l'utilisation des PRF dans les éléments structuraux soumis à des efforts de compression tels que les colonnes en béton n'est pas bien documentée et les performances structurales qu'engendre ce type d'association sont encore méconnues. Le travail présenté dans cette thèse a pour objectif, à travers une étude expérimentale, d'observer le comportement en compression de colonnes en béton comprenant des armatures longitudinale et transversale en PRF et faisant intervenir plusieurs paramètres. Le choix de paramètres pertinents permet de comprendre les mécanismes de résistance et de rupture de ce nouveau type d'éléments, et de faciliter la modélisation de leur comportement à travers des modèles analytiques simples, pouvant être utilisés par les ingénieurs-concepteurs. Le programme expérimental comprend 24 colonnes en béton avec des dimensions de 350x350x1400 mm, représentatives des colonnes d'usage dans le bâtiment. Parmi ces colonnes, une n'avait aucune armature, deux étaient entièrement renforcées avec de l'acier et les 21 colonnes restantes étaient confinées avec des armatures transversales en PRF, tandis que leur armature longitudinale était en PRF ou en acier. Plusieurs paramètres ont été étudiés, ces derniers sont liés majoritairement aux armatures transversales et à leur capacité à confiner le béton afin d'augmenter sa résistance en compression et sa déformabilité axiale (ductilité). Ainsi, deux types de cadres ont été utilisés, le premier dit "ouvert", était fait d'assemblage de parties en "C" et l'autre "fermé" découpé dans une spirale continue de forme carrée ou rectangulaire. Les armatures transversales avaient trois configurations plus ou moins complexes et qui dépendent du nombre de barres longitudinales qu'elles retiennent, leur matériau était en PRF de verre ou de carbone et différents espacements ont été utilisés. Les paramètres liés à l'armature longitudinale étaient le taux dans la section de béton ainsi que le type de matériau : des barres en PRF de verre, de carbone et en acier ont été utilisées. Les résultats des essais expérimentaux ont montré que le béton confiné avec des armatures transversales en PRF pouvait atteindre des gains significatifs en termes de résistance à la compression et en déformabilité axiale. Ces gains sont liés à la configuration et à l'espacement des armatures transversales, en effet plus ces dernières sont complexes (cadres multiples) et rapprochées, plus le gain est important. Dans certains cas, l'utilisation des PRF de carbone permet d'atteindre une plus grande résistance que dans les cas du verre. L'utilisation des cadres fermés assure aux colonnes un mode de rupture moins fragile que celui observé pour celles ayant des cadres ouverts. L'utilisation des armatures longitudinales en acier procure aux colonnes une plus grande ductilité comparativement aux barres en PRF. En ce qui concerne la modélisation et la prédiction des performances de ce nouveau type de colonnes, un modèle de confinement a été développé pour calculer la résistance à la compression du noyau de béton des colonnes confinées avec des PRF, une équation empirique permettant d'estimer la contribution des armatures longitudinales en PRF a été développée. De plus, d'autres équations ont aussi été proposées pour calculer la capacité portante des colonnes à des fins de conception, la contribution des barres longitudinales en PRF n'étant pas négligeable comme suggéré par le CSA S806.

La vélocimétrie Doppler par ultrasons pulsés permet d'obtenir, le profil de vitesses d'un écoulement de fluide. L'estimation de la vitesse est réalisée, pour chaque volume de mesure, à partir du signal Doppler, obtenu à partir du signal rétrodiffusé démodulé et échantillonné, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse des particules. On démontre, dans le cas d'un transducteur plan et circulaire, pour un écoulement homogène et uniforme dans le volume de mesure, que la densité spectrale de puissance (DSP) de ce signal peut être modélisée par une gaussienne. Un algorithme de suppression du bruit blanc, basée sur l'identification paramétrique de la DSP est proposée et validée. Elle consiste à identifier, en temps réel, les différentes composantes de la DSP du signal Doppler en utilisant la méthode de Levenberg-Marquardt avec un modèle général gaussien. Le bruit blanc identifié est soustrait à la densité afin de permettre un calcul de moment non-biaisé par celui-ci. Le signal Doppler étant échantillonné par nature, il est soumis au théorème de Shannon qui impose une vitesse maximale mesurable nommée vitesse de Nyquist. Celle-ci est directement proportionnelle à la fréquence de répétition des trains d'ondes (PRF pour Pulse Repetition Frequency). La profondeur d'exploration est également liée au PRF. Ceci impose la principale limite de cette méthode, à savoir la relation inverse liant la profondeur d'exploration et la vitesse maximale mesurable. Une méthode permettant des mesures de vitesses au-delà de la limite de Nyquist est proposée. Elle se base sur l'utilisation de plusieurs fréquences de répétition des trains d'ondes. Le repliement différent pour chaque PRF permet l'apport d'information nécessaire à la résolution de l'ambiguïté sur les vitesses. Un algorithme original de reconstruction spectrale est proposé. Il permet de recombiner les DSP repliés obtenus pour chaque PRF afin de reproduire la DSP du signal Doppler.