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209 - Techniques, mesures et systèmes

Du mardi 7 au mercredi 8 mai 2013

Ce domaine, bien qu'étant très large, couvre un ensemble de sujets à la fine pointe des technologies de mesures et d'analyse, ce qui le rend particulièrement intéressant. Cette année, on y retrouvera des travaux portant sur la vision artificielle, la RMN de bicelles isotropes, l'analyse de fluides magnétorhéologiques, la séparation électrodialytique ainsi que le développement d'un logiciel d'analyse génomique hyperparallèle.

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Domaine
Section 200 - Sciences naturelles, mathématiques et génie
Responsables
UQAM - Université du Québec à Montréal
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Avant-midi
08 h 30 à 12 h 00
Communications orales
Les communications durent 15 minutes chacune. Au cours de la session, il y aura une pause et une période de questions. Les présidents de sessions pourront revoir l’ordre des communications avant la session.
Techniques, mesures et systèmes
1
La génomique, les super ordinateurs et le logiciel d'assemblage Ray
Sébastien Boisvert (Université Laval), François Laviolette (Université Laval), Jacques Corbeil (Université Laval)

Le fonctionnement des organismes vivants est encodé, en partie, dans leurs génomes. Depuis quelques années, des instruments de laboratoire appelés «séquenceurs d'ADN à haut débit» permettent de décoder l'ADN à une vitesse fulgurante. Ceux-ci fonctionnent en lisant beaucoup de molécules en parallèle. Ces avancées ont ouvert la porte à l'étude du microbiome -- l'ensemble des organismes présents dans une niche écologique. Pour ce faire, le «méta-génome» est décodé. Au même moment, les super ordinateurs sont de plus en plus accessibles aux universités, gouvernements, et compagnies. Le volume de données générées par ces séquenceurs nécessite des super ordinateurs qui sont parallèles. Il y a un manque de logiciels d'analyse en génomique qui sont autant parallèles que les séquenceurs d'ADN ou que les super ordinateurs. Nous avons développé le logiciel Ray, qui est massivement parallèle. Celui-ci fonctionne en utilisant le passage de messages entre des ordinateurs distribués. Il est donc désormais possible d'analyser les méta-génomes en utilisant notre logiciel. Ray peut faire l'assemblage de novo -- qui correspond à reconstruire les méta-genomes à partir des millions de segments d'ADN lus par les séquenceurs. Ray peut aussi détecter les formes de vie présentes ainsi que leurs fonctions.

Référence: Boisvert et al. (2012) Genome Biology, manuscrit accepté.


Résumé
2
Étude des mécanismes internes aux fluides magnétorhéologiques et de l'effet MR augmenté
Guillaume Routhier (Université Laval), Yves St-amant (Université Laval)

Ces dernières années ont vue croître l’utilisation de matériaux intelligents dans le but de faire des systèmes mécaniques autonomes et performants. Parmi ces matériaux, les fluides magnétorhéologiques  (MRF) on fait l’objet de plusieurs recherches quant à leur utilisation possible au court des dernières années, notamment dans le domaine des amortisseurs intelligents et de la transmission de puissance. Bien que leur utilisation par l’industrie comme amortisseurs variables soit relativement répandu, la mise en marché d’embrayages MRF compacts et performants tarde à voir le jour. Ce retard provient principalement de la faible capacité de transmission de couple des MRF tel qu’ils sont utilisé dans les conceptions conventionnelles.

Cette présentation se veut une introduction aux mécanismes internes qui créent l’effet magnétorhéologique, c’est-à-dire le passage d’un état fluide à semi-solide avec l’application d’un champ magnétique. Des solutions possibles pour rendre les embrayages MRF compétitifs par rapport aux embrayages conventionnels, tels que le recourt à des embrayages multi-disques et la compression de la couche de fluide seront également suggérées. Cet effet de compression qui peut résulter en une augmentation de 1500% de la capacité de couple sera présenté plus en détails et mis en liens avec les mécanismes internes expliqués précédemment. Ces mécanismes seront appuyés par une simulation numérique particulaire. 

Résumé
3
Fusion de l'imagerie 3D et infrarouge pour un contrôle dimensionnel et un contrôle non destructif (CDCND)
Moulay Akhloufi (Université de Moncton), Benjamin VERNEY

La numérisation 3D permet actuellement d’obtenir des informations métrologiques très précises en ce qui concerne la surface numérisée. Ce type d’information permet d’effectuer un contrôle dimensionnel et de détecter des défauts de surface. Cependant, ce type de système ne permet pas la détection de défauts cachés (dans ou derrière la matière). Ce type d’information utilise des approches de contrôle non destructif basées sur les ultrasons ou l’imagerie infrarouge.

Dans ce travail nous présentons un nouveau système permettant de combiner ces deux types d’analyses (Contrôle dimensionnel (CD) et Contrôle non destructif (CND)). La fusion des images 3D et infrarouges sera utilisée afin de permettre une modélisation hybride pour une inspection dimensionnelle et de défauts cachés. Une nouvelle approche est proposée, elle utilise la diffusion thermique de la pièce projetée sur un modèle 3D et permet de visualiser des défauts de structure non apparents dans un espace tridimensionnel.

Résumé
4
Étude par RMN des bicelles isotropes en condition diluées
Maïwenn Beaugrand (UQAM - Université du Québec à Montréal), Alexandre ARNOLD , Philip WILLIAMSON , Isabelle MARCOTTE (UQAM - Université du Québec à Montréal)

Les bicelles sont de populaires systèmes membranaires modèles utilisés dans l'étude structurale et fonctionnelle des protéines membranaires par résonance magnétique nucléaire (RMN). Cependant, les contraintes expérimentales peuvent nécessiter leur utilisation à de fortes dilutions, auxquelles leur morphologie n'est pas claire. Dans ce travail, la spectroscopie RMN du 31P a été employée pour mieux comprendre la composition et la morphologie à dilution élevée des bicelles isotropiques à des rapports q (q = [DMPC]/[DHPC]) inférieurs à 2.3. La proportion de DHPC libre augmente avec la dilution, il y a donc modification de la morphologie des bicelles. Une concentration bicellaire critique ou CBC, par analogie avec la CMC, a été calculée suivant la méthode de Glover et al. (2001). Elle décroit avec l'augmentation du rapport q entre 0.25 à 1.25. Le rapport q effectif (q*) a été calculé en prenant en compte la DHPC libre. Les valeurs q* (et donc la morphologie des bicelles) sont constantes pour des concentrations totales en phospholipides supérieures à 100mM. En dessous de cette concentration seuil, q* se met à augmenter significativement, notamment pour les rapports q élevés. Pour les concentrations plus diluées, entre 2 et 25mM en fonction du rapport q, les échantillons se troublent comme il est attendu si la DMPC passe de la forme bicelle à vésicule.

Référence : Glover et al. (2001) Biophysical Journal 81, 4, 2163-2171

Résumé
5
Stéréovision proche infrarouge pour l’estimation de caractéristiques géométriques de feux de végétation
Tom Toulouse (Université Laval), Lucile Rossi (Université de Corse), Moulay AKHLOUFI , Antoine PIERI , Yves TISON

Les feux de forêt représentent un risque majeur pour de nombreux pays dans le monde. Il existe dans la recherche et dans la lutte contre les feux de forêt un besoin de métrologie pour estimer les caractéristiques géométriques de feux de végétation en propagation. Dans le cadre de cette étude, nous avons développé un dispositif de stéréovision composé de deux caméras JAI AD080GE rigidement fixées avec une distance inter-caméra de 1 m. Ces caméras produisent à partir du même faisceau de lumière deux images : l’une dans le visible et l’autre dans le proche infrarouge. Dans un premier temps, une étude a été menée afin de déterminer si l’utilisation du proche infrarouge permettait de résoudre la problématique du masquage des zones de feu par les fumées qui limite le traitement des images dans le domaine uniquement visible. Une procédure a ensuite été développée permettant l’estimation de caractéristiques géométriques d’un feu en propagation sur une surface de 5 m sur 10 m. Les caractéristiques estimées sont la position, la vitesse, la surface, la hauteur et l’inclinaison du front de feu. L’obtention de ces données nécessite des informations tridimensionnelles qui seront calculées à l’aide du système de stéréovision.

Résumé
6
Séparation électrodialytique de peptides bioactifs d’hydrolysat de crabe des neiges : impact de la configuration cellulaire sur la valeur de champ électrique local
Laurent Bazinet (Université Laval), Shyam SUWAL , Jean AMIOT , Lucie BEAULIEU , Jean LEGAULT , Cyril ROBLET

La technologie d’électrodialyse avec membrane de filtration (EDMF) a été appliquée avec succès à la séparation de peptides bioactifs provenant de diverses sources naturelles. Parmi les paramètres qui influent ce procédé, on peut mentionner le pH, la force de champ électrique, le matériau de membrane, la taille des pores ainsi que la surface d’échange. Dans la présente étude, l’impact de la configuration membranaire d’ÉDMF sur les paramètres électrodialytiques a été étudié pendant un traitement de 6 heures. Il ressort de cette étude, que la configuration 1 a conduit à un taux de migration de peptides de 5.20 ± 0.10 g/(h.m2), supérieur à celui obtenu avec la configuration 2 (4.41 ± 0.20 g/(h.m2).  Il apparaît cependant que dans la configuration 1, le champ électrique local appliqué dans le compartiment d’hydrolysat ait diminué de façon linéaire durant le traitement d’ÉDMF limitant ainsi la migration des peptides après deux heures. Les analyses d’acides aminés démontrent que seuls les acides aminés anioniques principalement Glu, Tau, Met et Phe ont été concentrés dans les compartiments de récupération de la configuration 1 alors que ce sont les acides aminés cationiques tels que l’Arg et la Lys qui ont été principalement concentrés dans le compartiment de récupération peptidique de la configuration 2.

Résumé
7
Système de vision 3D TOF et RGBD pour l’automatisation des robots de traite
Moulay Akhloufi (Université de Moncton)

Dans un robot de traite, la localisation des trayons et le positionnement des gobelets de traite est très important. La technologie de positionnement des robots de traite n'a pas évoluée depuis une dizaine d'année et est basée principalement sur un profil laser qui donne les positions approximatives des trayons. Or cette technologie atteint ces limites et ne permet pas un positionnement optimal des gobelets.

Pour pallier à ces limites, nous avons développé un nouveau système basé sur la vision 3D et capable d'orienter efficacement les gobelets de traite. Un prototype du système intelligent pour le positionnement en temps-réel d'un robot de traite a été construit et testé dans diverses conditions sur des modèles de trayons (statiques et en mouvement).

Des tests expérimentaux ont été effectués avec des caméras 3D TOF (Temps de vol) et RGBD (Kinect). Les algorithmes développés permettent de segmenter les trayons, de les identifier et de calculer leur position 3D. Cette information est ensuite envoyée au robot de traite qui positionne les gobelets sous les trayons. Le système de vision fonction en mode suivi en continu et contrôle le positionnement optimal des gobelets même en présence du mouvement.

Les résultats démontrent l’efficacité du système de vision proposé. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec des caméras RGBD qui ont des plus hautes résolutions que les caméras TOF.

Résumé
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Avant-midi
10 h 00 à 13 h 00
Communications par affiches
Session d'affiches
1
Contrôle par un réseau de neurones artificiels d'un nouveau bioréacteur destiné au conditionnement mécanique de substituts valvulaires produits par génie tissulaire
Véronique Laterreur (Université Laval), Jean RUEL , Lucie GERMAIN , François A. AUGER

Le génie tissulaire propose une alternative pour la construction d’un substitut à la valve aortique lors des chirurgies de remplacement. Comme les propriétés mécaniques de ce type de substituts peuvent être optimisées par le biais d’un conditionnement mécanique, un bioréacteur a été conçu afin de soumettre la valve produite par génie tissulaire aux conditions de débit et de pression auxquelles la valve aortique est soumise in vivo. Le système conçu est un circuit hydraulique reproduisant les caractéristiques mécaniques principales de la circulation systémique. Le débit dans le système est produit par une pompe à diaphragme, actionnée par une servovalve, qui simule l’action de pompage du cœur. L’innovation apportée par ce système repose sur la précision de la reproduction des conditions physiologiques, obtenue grâce au contrôle du système effectué par un réseau de neurones artificiels. Le contrôleur consiste en un modèle de la dynamique inverse du système, soit, dans un premier temps, la relation entre la commande à envoyer à la servovalve pour produire le débit désiré dans le système. Une phase d’apprentissage a permis d’établir un modèle initial du contrôleur qui a ensuite été raffiné par un apprentissage en cours d’utilisation. Le contrôleur final a permis de déterminer une commande produisant un débit dont la corrélation est très élevée avec le débit physiologique. La suite des travaux prévoit l’implantation d’un contrôleur pour la reproduction de l’onde de pression.

Résumé
2
Échelle d’estime de soi de Rosenberg : des nouvelles données visant à mettre à jour quelques propriétés psychométriques
Marcos Balbinotti (UQTR - Université du Québec à Trois-Rivières), Sébastien Gélinas (UQTR - Université du Québec à Trois-Rivières)

L’Échelle d’Estime de Soi de Rosenberg (EES) est un instrument unidimentionnel, de 10 items, largement utilisé depuis presque 50 ans. La littérature suggère qu’à chaque 5 ans, on revérifie les qualités métriques des instruments pour s’assurer de pertinence leur mesure. C’est dans cette optique que cette étude, menée auprès d’un échantillon composé de 83 étudiant-e-s universitaires âgés de 19 à 50 ans recueilli en 2012, teste des propriétés psychométriques de l’EES. Les corrélations inter-items (0,34<r<0,81) suggèrent la présence d’un construit unidimensionnel. Les corrélations items-total (0,60 < rc < 0,82) et les alphas de Cronbach en cas de suppression des items (0,90 < α < 0,92) réitèrent que le modèle testé est unidimensionnel. Finalement, une analyse en composantes principales (0,66 < Satf < 0,87), qui explique 61% de la variance, ainsi que les qualités de représentation (0,44 < h² < 0,75), viennent confirmer l’unidimensionnalité du modèle en 10 items. En ce qui a trait à la fidélité de la mesure (α = 0,92), l’instrument présente une consistance interne très satisfaisante. La principale conclusion est que l’EES-10 est un instrument remplissant les critères psychométriques les plus répandus et qu’on peut continuer à l’utiliser sans craindre qu’il ait perdu de ses qualités. Les répercussions théorique et pratique seront discutées. D’autres populations, de même que d’autres qualités métriques, devront être explorées par de nouvelles études.

Résumé