Kolahdouzan, Farzad;Arani, Ali Ghorbanpour;Abdollahian, Mohammad
Steel and Composite Structures
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제26권3호
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pp.273-287
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2018
Buckling and free vibration analysis of sandwich micro plate (SMP) integrated with piezoelectric layers embedded in orthotropic Pasternak are investigated in this paper. The refined Zigzag theory (RZT) is taken into consideration to model the SMP. Four different types of functionally graded (FG) distribution through the thickness of the SMP core layer which is reinforced with single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) are considered. The modified couple stress theory (MCST) is employed to capture the effects of small scale effects. The sandwich structure is exposed to a two dimensional magnetic field and also, piezoelectric layers are subjected to external applied voltages. In order to obtain governing equation, energy method as well as Hamilton's principle is applied. Based on an analytical solution the critical buckling loads and natural frequency are obtained. The effects of volume fraction of carbon nanotubes (CNTs), different distributions of CNTs, foundation stiffness parameters, magnetic and electric fields, small scale parameter and the thickness of piezoelectric layers on the both critical buckling loads and natural frequency of the SMP are examined. The obtained results demonstrate that the effects of volume fraction of CNTs play an important role in analyzing buckling and free vibration behavior of the SMP. Furthermore, the effects of magnetic and electric fields are remarkable on the mechanical responses of the system and cannot be neglected.
본 논문에서는 모션 캡쳐 시스템을 위한 센서 퓨전 방법을 제안한다. 제안된 시스템에서는 두가지 종류의 센서가 상호보완적으로 사용된다. 연기자의 팔에 부착된 12개의 광학식마커를 보조하기 위해서 4개의 자기식 센서(마커)가 팔 상박과 손등에 부착된다. 광학식 마커는 장애물에 의하여 가려질 수 있기 때문에 광학식 센서의 정보는 불완전할 수 있으며 이 경우 자기식 센서 정보가 불연속인 광학식 센서의 정보를 이어주는데 사용된다. 센서 신호간의 관계를 모델링하기 위해 시스템 동정화 방법을 사용한다. 입 출력 데이터로부터 동적 시스템들을 구성하고 시스템 동정화 방법을 사용하여 후보 모델들로부터 가장 좋은 모델을 결정한다. 제안된 방법은 현재 간단한 신호처리 기법을 사용하고 있는데, 추후 연구에선 Wiener나 Kalman 필터를 사용한 새로운 방법을 제안하고자 한다.
The detection of biomarkers is an important issue for disease diagnosis. However, many systems are not suitable to detect the biomarker itself directly. For direct detection of biomarker proteins in human serum, a new affinity-capture method using aptamers combined with the mass spectrometry was suggested. Since signals from protein samples cannot be amplified, modified chromatin immunoprecipitation (ChIP) and subsequent cross-linking with formaldehyde between aptamers and target proteins were used not to lose the captured target proteins, which allowed us to perform a harsh washing step to remove the non-specifically bound proteins. As a model system, a thrombin aptamer was used as a bait and thrombin as a target protein. Using our modified ChIP and affinity-capture method, non-specific binding proteins on the beads decreased significantly, suggesting that our new method is efficient and can be applied to developing diagnosis systems for various biomarkers.
Han, Arum;Han, Ki-Ho;Mohanty Swomitra K.;Frazier A. Bruno
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제5권1호
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pp.1-10
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2005
This paper presents the development of a microsystem for whole blood purification and electrophysiological analysis of the purified cells. Magnetophoresis using continuous diamagnetic capture (DMC) was utilized for whole cell purification and electrical impedance spectroscopy (EIS) was utilized for electrophysiological analysis of the purified cells. The system was developed on silicon and plastic substrates utilizing conventional microfabrication technologies and plastic microfabrication technologies. Using the magnetophoretic microseparator, white blood cells were purified from a sample of whole blood. The experimental results of the DMC microseparator show that 89.7% of the red blood cells (RBCs) and 72.7% of the white blood cells (WBCs) could be continuously separated out from a whole blood using an external magnetic flux of 0.2 T. EIS was used as a downstream whole cell analysis tool to study the electrophysiological characteristics of purified cells. In this work, primary cultured bovine chromaffin cells and human red blood cells were characterized using EIS. Further analysis capabilities of the EIS were demonstrated by successfully obtaining unique impedance signatures for chromaffin cells based on the whole cell ion channel activity.
At the carbon dioxide capture process using the aqueous amine solution, degradation of absorbents is main factor to reducing the process performance. Also, degradation mechanism of absorbent is important for understanding the environmental risk, route of degradation products, health risk etc. In this study, the degradation products of MEA were studied to clarify mechanism in thermal degradation process. The degradation products were analyzed using a $^1H$ NMR (nuclear magnetic resonance) and $^{13}C$ NMR. The analysis methods used in this study provide guidelines that could be used to develop a degradation inhibitor of absorbent and a corrosion inhibitor.
Magnetic resonance electrical impedance tomography(MREIT) has been suggested to produce cross-sectional conductivity images of an electrically conducting object such as the human body. In most previous studies, recessed electrodes have been used to inject imaging currents into the object. An MRI scanner was used to capture induced magnetic flux density data inside the object and a conductivity image reconstruction algorithm was applied to the data. This paper reports the performance of a thin and flexible carbon-hydrogel electrode that replaces the bulky and rigid recessed electrode in previous studies. The new carbon-hydrogel electrode produces a negligible amount of artifacts in MR and conductivity images and significantly simplifies the experimental procedure. We can fabricate the electrode in different shapes and sizes. Adding a layer of conductive adhesive, we can easily attach the electrode on an irregular surface with an excellent contact. Using a pair of carbon-hydrogel electrodes with a large contact area, we may inject an imaging current with increased amplitude primarily due to a reduced average current density underneath the electrodes. Before we apply the new electrode to a human subject, we evaluated its performance by conducting MREIT imaging experiments of five swine legs. Reconstructed conductivity images of the swine legs show a good contrast among different muscles and bones. We suggest a future study of human experiments using the carbon-hydrogel electrode following the guideline proposed in this paper.
The real-time enrichment and detection of pathogens are serious issues and rapidly evolving field of research because of the ability of these pathogens to cause infectious diseases. In general, bacterial detection is accomplished by conventional colony counting or by polymerase chain reaction (PCR) after DNA extraction. As colony counting requires considerable time to cultivate, PCR is an attractive method for rapid detection. A small number of pathogens can cause diseases. Hence, a pretreatment process, such as enrichment is essential for detecting bacteria in an actual environment. Thus, in this study, we developed a microfluidic chip capable of performing rapid enrichment of bacteria and the extraction of their genes. A lectin, i.e., Concanavalin A (ConA), which shows binding affinity to the surface of most bacteria, was coated on the surface of magnetic particles to nonspecifically capture bacteria. It was subsequently concentrated through magnetic forces in a microfluidic channel. To lyse the captured bacteria, magnetic particles were irradiated by a wavelength of 532nm. The photo-thermal effect on the particles was sufficient for extracting DNA, which was consequently utilized for the identification of bacteria. Our device will help monitor the existence of bacteria in various environmental situations such as water, air, and soil.
The purpose of this study is to develop a minimally constraint joint angle measurement system for the feedback control of FES (functional electrical stimulation) locomotion. Feedback control is desirable for the efficient FES locomotion, however, the simple on-off control schemes are mainly used in clinic because the currently available angle measurement systems are heavily constraint or cosmetically poor. We designed a new angle measurement system consisting of a magnet and magnetic sensors located below and above the ankle joint, respectively, in the rear side of ipsilateral leg. Two magnetic sensors are arranged so that the sensing axes are perpendicular each other. Multiple positions of sensors attachment on the shank part of the ankle joint model and also human ankle joint were selected and the accuracy of the measured angle at each position was investigated. The reference ankle joint angle was measured by potentiometer and motion capture system. The ankle joint angle was determined from the fitting curve of the reference angle and magnetic flux density relationship. The errors of the measured angle were calculated at each sensor position for the ankle range of motion (ROM) $-20{\sim}15$ degrees (dorsiflexion as positive) which covers the ankle ROM of both stroke patients and normal subjects during locomotion. The error was the smallest with the sensor at the position 1 which was the nearest position to the ankle joint. In case of human experiment, the RMS (root mean square) errors were $0.51{\pm}1.78(0.31{\sim}0.64)$ degrees and the maximum errors were $1.19{\pm}0.46(0.68{\sim}1.58)$ degrees. The proposed system is less constraint and cosmetically better than the existing angle measurement system because the wires are not needed.
Kim, Jong-Hui;Yoo, Jae Gyu;Ham, Jun-Sang;Oh, Mi-Hwa
한국축산식품학회지
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제38권4호
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pp.727-736
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2018
In this study, an immuno-magnetic bead (IMB)-based assay was developed to simultaneously detect Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Salmonella spp. and was tested in four animal-derived foods: beef, ham, egg, and ricotta cheese. The IMB-based assay exhibited good specificity by binding to five E. coli serotypes [capture efficiency (CE) average (avg.) 90.4%], five S. aureus strains (CE avg. 91.4%), and five Salmonella serotypes (CE avg. 95.4%) but not binding to non-target bacteria (CE<10%). Furthermore, the assay detected all three pathogens with a detection limit of 10 CFU/g without the need for enrichment or additional platforms. Since the results demonstrated that the IMB-based assay can effectively separate and enrich target bacteria from a variety of animal-derived food matrixes, the assay exhibits good specificity for potential use in providing rapid, immunological, presumptive identification of pathogenic bacteria.
Tohidi, H.;Hosseini-Hashemi, S.H.;Maghsoudpour, A.
Smart Structures and Systems
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제22권5호
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pp.527-546
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2018
This article presents an analysis into the nonlinear forced vibration of a micro cylindrical shell reinforced by carbon nanotubes (CNTs) with considering agglomeration effects. The structure is subjected to magnetic field and transverse harmonic mechanical load. Mindlin theory is employed to model the structure and the strain gradient theory (SGT) is also used to capture the size effect. Mori-Tanaka approach is used to estimate the equivalent material properties of the nanocomposite cylindrical shell and consider the CNTs agglomeration effect. The motion equations are derived using Hamilton's principle and the differential quadrature method (DQM) is employed to solve them for obtaining nonlinear frequency response of the cylindrical shells. The effect of different parameters including magnetic field, CNTs volume percent and agglomeration effect, boundary conditions, size effect and length to thickness ratio on the nonlinear forced vibrational characteristic of the of the system is studied. Numerical results indicate that by enhancing the CNTs volume percent, the amplitude of system decreases while considering the CNTs agglomeration effect has an inverse effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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