Probing the concept of line tension down to the nanoscale

A novel mechanical approach is developed to explore by means of atom-scale simulation the concept of line tension at a solid-liquid-vapor contact line as well as its dependence on temperature, confinement, and solid/fluid interactions. More precisely, by estimating the stresses exerted along and normal to a straight contact line formed within a partially wet pore, the line tension can be estimated while avoiding the pitfalls inherent to the geometrical scaling methodology based on hemispherical drops. The line tension for Lennard-Jones fluids is found to follow a generic behavior with temperature and chemical potential effects that are all included in a simple contact angle parameterization. Former discrepancies between theoretical modeling and molecular simulation are resolved, and the line tension concept is shown to be robust down to molecular confinements. The same qualitative behavior is observed for water but the line tension at the wetting transition diverges or converges towards a finite value depending on the range of the solid/fluid interactions at play.Comment: 8 pages, 7 figure

Detecting automatically the layout of clinical documents to enhance the performances of downstream natural language processing

Objective:Develop and validate an algorithm for analyzing the layout of PDF clinical documents to improve the performance of downstream natural language processing tasks. Materials and Methods: We designed an algorithm to process clinical PDF documents and extract only clinically relevant text. The algorithm consists of several steps: initial text extraction using a PDF parser, followed by classification into categories such as body text, left notes, and footers using a Transformer deep neural network architecture, and finally an aggregation step to compile the lines of a given label in the text. We evaluated the technical performance of the body text extraction algorithm by applying it to a random sample of documents that were annotated. Medical performance was evaluated by examining the extraction of medical concepts of interest from the text in their respective sections. Finally, we tested an end-to-end system on a medical use case of automatic detection of acute infection described in the hospital report. Results:Our algorithm achieved per-line precision, recall, and F1 score of 98.4, 97.0, and 97.7, respectively, for body line extraction. The precision, recall, and F1 score per document for the acute infection detection algorithm were 82.54 (95CI 72.86-91.60), 85.24 (95CI 76.61-93.70), 83.87 (95CI 76, 92-90.08) with exploitation of the results of the advanced body extraction algorithm, respectively. Conclusion:We have developed and validated a system for extracting body text from clinical documents in PDF format by identifying their layout. We were able to demonstrate that this preprocessing allowed us to obtain better performances for a common downstream task, i.e., the extraction of medical concepts in their respective sections, thus proving the interest of this method on a clinical use case.Comment: 22 pages, 5 figure

Etude par modélisation moléculaire de la thermodynamique des interfaces et des lignes de contact en milieu confiné

In this thesis, we use molecular simulation tools to characterize the thermodynamic properties of fluids confined in nanometric solids. While at the macroscopic scale, the free energy of fluids in contact with a solid is described by pressures and surface tensions, respectively free energies per unit volume and per unit area, at the molecular scale, additional parameters are needed. One of them is the free energy per unit length of the triple line, the line tension. Its values and the methodologies used to measure it are controversial.The thermodynamics of interfaces and lines can be theoretically studied with molecular simulation tools. To extract the surface and line tensions from a simulated molecular trajectory, various statistical methodologies are available. In particular, we here use the mechanical methodology, which consists in measuring the stresses related to the quasistatic spreading of a fluid on a solid.In the first part, we study the microscopic expression of wetting stresses at a planar solid-fuid interface. When a laterally homogeneous solid is considered, the virial theorem applied to an infinite fluid film without consideration of the limit between wet and dry surfaces provides the forces related to the film extension on a dry solid. In the case of a laterally heterogeneous solid, this methodology neglects forces that are concentrated at the triple line. By comparing the surface tensions measured with different methodologies, we show that the neglected terms may induce important errors in the case of rough surfaces.In the second part, we focus on laterally homogeneous solids. We develop a methodology to measure the free energy and the line tension of a confined fluid-fluid interface using fluid mechanical stresses. We simulate Van der Waals fluids and water in liquid-vapor equilibrium confined in different solids. The concept of line tension appears robust down to confinements of a few molecular diameters, and its value consistent with various theoretical approaches, thus solving paradoxical results from the literature.In the last part, we apply the mechanical methodology to study the equilibrium of two fluid species in confinement, one liquid and the other gaseous. We simulate Van der Waals solvents and solutes, and water with carbon dioxide. Various adsorptions at the surfaces and the triple line are observed, strongly impacting the free energy of the confined liquid-gas interface. Finally the adsorption-induced variation of the line tension can be modelled by a unidimensional equivalent of the Gibbs isotherm.Dans cette thèse, nous utilisons des outils de simulation moléculaire pour caractériser les propriétés thermodynamiques de fluides confinés dans des matrices solides nanométriques. Alors qu'à l’échelle macroscopique, les énergies libres de fluides au contact de solides sont décrites par des pressions et des tensions de surface qui sont respectivement des énergies libres volumiques et surfaciques, à l’échelle moléculaire plusieurs paramètres additionnels doivent être considérés. Parmi eux, l'énergie libre de la ligne triple séparant trois phases, la tension de ligne. Les valeurs de la tension de ligne ainsi que les méthodologies permettant de la mesurer sont débattues.Les outils de simulation moléculaire permettent d'étudier théoriquement la thermodynamique des surfaces et des lignes. Plusieurs méthodologies statistiques peuvent être mises en œuvre pour extraire les tensions de surface et de ligne à partir d’une trajectoire moléculaire simulée. Nous nous intéressons en particulier à la méthodologie mécanique, qui consiste à mesurer les contraintes relatives à l’étalement quasi-statique d’un fluide sur un solide.Dans une première partie, nous étudions les expressions microscopiques des contraintes de mouillage à une interface solide-fluide plane. Dans le cas d’un solide latéralement homogène, l'application du théorème du viriel à un film liquide infini sans considération de la région séparant les surfaces mouillées et sèches permet de mesurer les forces relatives à l'extension du film sur un solide sec. Lorsque des hétérogénéités sont présentes à la surface du solide, cette méthodologie néglige des forces concentrées dans la région de la ligne triple. La comparaison de différentes méthodologies de mesure des tensions de surface indique que les termes ainsi négligés sont potentiellement importants dans le cas d'une forte rugosité.Dans une deuxième partie, nous nous concentrons sur des solides sans hétérogénéité tangentielle. Nous développons une méthodologie de mesure de l’énergie libre d’une interface fluide-fluide confinée et de sa tension de ligne qui s’appuie sur la considération des différentes contraintes fluides. Nous simulons des fluides de Van der Waals et de l’eau en équilibre liquide-vapeur, confinés dans des solides de différentes natures. Nous montrons que le concept de tension de ligne est robuste jusqu’à des confinements de quelques diamètres moléculaires. Les valeurs de tension de ligne mesurées sont cohérentes avec différentes approches théoriques, résolvant certains résultats paradoxaux de la littérature.Dans une troisième partie, nous appliquons la méthodologie mécanique à l’étude d’un mélange liquide-gaz confiné. Nous simulons des solvants et des solutés de Van der Waals ainsi que de l’eau avec du dioxyde de carbone. Différentes adsorptions sont observées, relatives aux surfaces mais également à la ligne triple. L’énergie libre de l’interface confinée s’en trouve fortement impactée. L'effet de l’adsorption sur la tension de ligne peut être modélisé par un équivalent linéique de l’équation d’adsorption de Gibbs surfacique

Molecular dynamics study of interface and contact line thermodynamics in confined environments

Dans cette thèse, nous utilisons des outils de simulation moléculaire pour caractériser les propriétés thermodynamiques de fluides confinés dans des matrices solides nanométriques. Alors qu'à l’échelle macroscopique, les énergies libres de fluides au contact de solides sont décrites par des pressions et des tensions de surface qui sont respectivement des énergies libres volumiques et surfaciques, à l’échelle moléculaire plusieurs paramètres additionnels doivent être considérés. Parmi eux, l'énergie libre de la ligne triple séparant trois phases, la tension de ligne. Les valeurs de la tension de ligne ainsi que les méthodologies permettant de la mesurer sont débattues.Les outils de simulation moléculaire permettent d'étudier théoriquement la thermodynamique des surfaces et des lignes. Plusieurs méthodologies statistiques peuvent être mises en œuvre pour extraire les tensions de surface et de ligne à partir d’une trajectoire moléculaire simulée. Nous nous intéressons en particulier à la méthodologie mécanique, qui consiste à mesurer les contraintes relatives à l’étalement quasi-statique d’un fluide sur un solide.Dans une première partie, nous étudions les expressions microscopiques des contraintes de mouillage à une interface solide-fluide plane. Dans le cas d’un solide latéralement homogène, l'application du théorème du viriel à un film liquide infini sans considération de la région séparant les surfaces mouillées et sèches permet de mesurer les forces relatives à l'extension du film sur un solide sec. Lorsque des hétérogénéités sont présentes à la surface du solide, cette méthodologie néglige des forces concentrées dans la région de la ligne triple. La comparaison de différentes méthodologies de mesure des tensions de surface indique que les termes ainsi négligés sont potentiellement importants dans le cas d'une forte rugosité.Dans une deuxième partie, nous nous concentrons sur des solides sans hétérogénéité tangentielle. Nous développons une méthodologie de mesure de l’énergie libre d’une interface fluide-fluide confinée et de sa tension de ligne qui s’appuie sur la considération des différentes contraintes fluides. Nous simulons des fluides de Van der Waals et de l’eau en équilibre liquide-vapeur, confinés dans des solides de différentes natures. Nous montrons que le concept de tension de ligne est robuste jusqu’à des confinements de quelques diamètres moléculaires. Les valeurs de tension de ligne mesurées sont cohérentes avec différentes approches théoriques, résolvant certains résultats paradoxaux de la littérature.Dans une troisième partie, nous appliquons la méthodologie mécanique à l’étude d’un mélange liquide-gaz confiné. Nous simulons des solvants et des solutés de Van der Waals ainsi que de l’eau avec du dioxyde de carbone. Différentes adsorptions sont observées, relatives aux surfaces mais également à la ligne triple. L’énergie libre de l’interface confinée s’en trouve fortement impactée. L'effet de l’adsorption sur la tension de ligne peut être modélisé par un équivalent linéique de l’équation d’adsorption de Gibbs surfacique.In this thesis, we use molecular simulation tools to characterize the thermodynamic properties of fluids confined in nanometric solids. While at the macroscopic scale, the free energy of fluids in contact with a solid is described by pressures and surface tensions, respectively free energies per unit volume and per unit area, at the molecular scale, additional parameters are needed. One of them is the free energy per unit length of the triple line, the line tension. Its values and the methodologies used to measure it are controversial.The thermodynamics of interfaces and lines can be theoretically studied with molecular simulation tools. To extract the surface and line tensions from a simulated molecular trajectory, various statistical methodologies are available. In particular, we here use the mechanical methodology, which consists in measuring the stresses related to the quasistatic spreading of a fluid on a solid.In the first part, we study the microscopic expression of wetting stresses at a planar solid-fuid interface. When a laterally homogeneous solid is considered, the virial theorem applied to an infinite fluid film without consideration of the limit between wet and dry surfaces provides the forces related to the film extension on a dry solid. In the case of a laterally heterogeneous solid, this methodology neglects forces that are concentrated at the triple line. By comparing the surface tensions measured with different methodologies, we show that the neglected terms may induce important errors in the case of rough surfaces.In the second part, we focus on laterally homogeneous solids. We develop a methodology to measure the free energy and the line tension of a confined fluid-fluid interface using fluid mechanical stresses. We simulate Van der Waals fluids and water in liquid-vapor equilibrium confined in different solids. The concept of line tension appears robust down to confinements of a few molecular diameters, and its value consistent with various theoretical approaches, thus solving paradoxical results from the literature.In the last part, we apply the mechanical methodology to study the equilibrium of two fluid species in confinement, one liquid and the other gaseous. We simulate Van der Waals solvents and solutes, and water with carbon dioxide. Various adsorptions at the surfaces and the triple line are observed, strongly impacting the free energy of the confined liquid-gas interface. Finally the adsorption-induced variation of the line tension can be modelled by a unidimensional equivalent of the Gibbs isotherm

Carbon dioxide as a line active agent: its impact on line tension and nucleation rate

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Fold-stratified cross-validation for unbiased and privacy-preserving federated learning

International audienceAbstract Objective We introduce fold-stratified cross-validation, a validation methodology that is compatible with privacy-preserving federated learning and that prevents data leakage caused by duplicates of electronic health records (EHRs). Materials and Methods Fold-stratified cross-validation complements cross-validation with an initial stratification of EHRs in folds containing patients with similar characteristics, thus ensuring that duplicates of a record are jointly present either in training or in validation folds. Monte Carlo simulations are performed to investigate the properties of fold-stratified cross-validation in the case of a model data analysis using both synthetic data and MIMIC-III (Medical Information Mart for Intensive Care-III) medical records. Results In situations in which duplicated EHRs could induce overoptimistic estimations of accuracy, applying fold-stratified cross-validation prevented this bias, while not requiring full deduplication. However, a pessimistic bias might appear if the covariate used for the stratification was strongly associated with the outcome. Discussion Although fold-stratified cross-validation presents low computational overhead, to be efficient it requires the preliminary identification of a covariate that is both shared by duplicated records and weakly associated with the outcome. When available, the hash of a personal identifier or a patient’s date of birth provides such a covariate. On the contrary, pseudonymization interferes with fold-stratified cross-validation, as it may break the equality of the stratifying covariate among duplicates. Conclusion Fold-stratified cross-validation is an easy-to-implement methodology that prevents data leakage when a model is trained on distributed EHRs that contain duplicates, while preserving privacy

Confined interfaces at the nanoscale: continuous thermodynamics and line tension

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eds-scikit: data analysis on OMOP databases

eds-scikit is a Python library providing tools to process and analyse OMOP data.If you use eds-scikit, please cite us as below

Complete chloroplast genome of the diatom Skeletonema pseudocostatum from the Western Mediterranean coast of Algeria

We sequenced the chloroplast genome of Skeletonema pseudocostatum clone SZCZ 1832 from Algeria. The genome is 127,013 bp long. The inverted repeat region is 18,240 bp long and the order of the genes it encodes appeared as highly conserved when compared with other Thalassiosirales. The maximum likelihood phylogeny also evidenced the belonging of S. pseudocostatum within the Thalassiosirales. This chloroplastic genome is so far the first made available for the cosmopolitan and ecologically important genus Skeletonema