Human-in-the-Loop Model Predictive Control of an Irrigation Canal

Until now, advanced model-based control techniques have been predominantly employed to control problems that are relatively straightforward to model. Many systems with complex dynamics or containing sophisticated sensing and actuation elements can be controlled if the corresponding mathematical models are available, even if there is uncertainty in this information. Consequently, the application of model-based control strategies has flourished in numerous areas, including industrial applications [1]-[3].Junta de Andalucía P11-TEP-812

Experimental evolution on a wild mammal species results in modifications of gut microbial communities

Comparative studies have shown that diet, life history, and phylogeny interact to determine microbial community structure across mammalian hosts. However, these studies are often confounded by numerous factors. Selection experiments offer unique opportunities to validate conclusions and test hypotheses generated by comparative studies. We used a replicated, 15-generation selection experiment on bank voles (Myodes glareolus) that have been selected for high swim-induced aerobic metabolism, predatory behavior toward crickets, and the ability to maintain body mass on a high-fiber, herbivorous diet. We predicted that selection on host performance, mimicking adaptive radiation, would result in distinct microbial signatures. We collected foregut and cecum samples from animals that were all fed the same nutrient-rich diet and had not been subjected to any performance tests. We conducted microbial inventories of gut contents by sequencing the V4 region of the 16S rRNA gene. We found no differences in cecal microbial community structure or diversity between control lines and the aerobic or predatory lines. However, the cecal chambers of voles selected for herbivorous capability harbored distinct microbial communities that exhibited higher diversity than control lines. The foregut communities of herbivorous-selected voles were also distinct from control lines. Overall, this experiment suggests that differences in microbial communities across herbivorous mammals may be evolved, and not solely driven by current diet or other transient factors

The barriers and facilitators to the use of lifestyle apps: a systematic review of qualitative studies

Background: Mobile-health applications are revolutionising the way healthcare is being delivered. However, current research focusses on apps aimed at monitoring of conditions rather than the prevention of disease. Healthcare apps that prevent disease can be classified as lifestyle apps (LAs) and encompass mindfulness, exercise, and diet apps. In order for widespread implementation of these apps, perspectives of the user must be taken into consideration. Therefore, this systematic literature review identifies the barriers and facilitators to the use of LAs from a user’s perspective. Objective: To both identify the facilitators to the use of LAs from a user perspective as well as identify the barriers to the use of LAs from a user perspective. Methods: A systematic literature review was conducted following PRISMA guidelines. Qualitative articles focussed on a healthy non-diseased population were obtained. Two independent researchers coded the articles, and themes were identified. Results: Our results found that there were five barriers and five facilitators to app use. The facilitators included (1) motivational aspects to the user, (2) effective marketing and communication, (3) user-centred design and content, (4) humanising technology, and (5) accessibility. The five barriers identified were (1) a non-conducive, (2) poor marketing and branding, (3) controlling and invasive, (4) disengaging content, and (5) inaccessibility. Conclusions: By overcoming the barriers of LAs and encouraging the facilitators found, users are more likely to engage with this method of health promotion. Future research must be conducted on the barriers and facilitators to development and distribution of apps in order for LAs to be implemented in widespread healthcare practice

Inducible nitric oxide synthase and guinea-pig ileitis induced by adjuvant

We sought to establish a model of inflammatory bowel disease by augmenting the activity of the local immune system with Freund's complete adjuvant, and to determine if inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression and peroxynitrite formation accompanied the inflammatory condition. In anaesthetized guinea-pigs, a loop of distal ileum received intraluminal 50% ethanol followed by Freund's complete adjuvant. Control animals were sham operated. When the animals were killed 7 or 14 days later, loop lavage fluid was examined for nitrite and PGE2 levels; mucosal levels of granulocyte and macrophages were estimated by myeloperoxidase (MPO) and N-acetyl-D-glucosaminidase (NAG) activity, respectively. Cellular localization if iNOS and peroxynitrite formation were determined by immunohistochemistry with polyclonal antibodies directed against peptide epitopes of mouse iNOS and nitrotyrosine, respectfully. Adjuvant administration resulted in a persistent ileitis, featuring gut thickening, crypt hyperplasia, villus tip swelling and disruption, and cellular infiltration. Lavage levels of PGE2 and nitrite were markedly elevated by adjuvant treatment. Immunoreactive iNOS and nitrotyrosine bordered on detectability in normal animals but were markedly evident with adjuvant treatment at day 7 and particularly day 14. Immunohistochemistry suggested that enteric neurons and epithelia were major sites of iNOS activity and peroxynitrite formation. We conclude that local administration of adjuvant establishes a chronic ileitis. Inducible nitric oxide synthase may contribute to the inflammatory process

Spectroscopic studies of tungsten samples exposed to intense deuterium and argon plasma streams

The use of tungsten (W) as the main plasma facing component (PFC) was proposed for fusion reactors many years ago. Our recent experiments have been focused on spectroscopic studies of tungsten properties under its irradiation by intense plasma streams. Several samples made of pure W or (90 %W + 10 %Cu) alloy have been exposed to deuterium and argon plasma streams generated by the RPI-IBIS multi-rod plasma injector at different experimental conditions. The optical emission spectroscopy (OES) measurements have been carried out as a function of a plasma-stream energy density. The plasma electron density was estimated on the basis of the Stark broadening of the Dβ and Dα spectral lines in a deuterium-plasma stream propagating freely, i.e. without any target, as well as near the irradiated tungsten surface. In this paper the results of a surface analysis of the tungsten samples after their irradiation by pulsed plasma-ion streams, and the influence of those streams on physical and mechanical properties of the irradiated samples, are discussed. A relationship of the structure and properties of the modified surfaces with parameters of the incident plasma-streams is also analyzed.Експерименти були націлені на спектральні дослідження властивостей вольфраму при його опроміненні інтенсивними плазмовими потоками. Використання вольфраму (W) в якості основного компоненту дивертора для термоядерних реакторів було запропоновано багато років тому [1,2]. Декілька зразків чистого вольфраму та 90%W+10%Cu опромінювались потоками дейтерієвої та аргонової плазм, що генерується стрижневим плазмовим інжектором IBIS, при різних експериментальних умовах. Спектральні вимірювання випромінювання плазми приповерхневого шару проводилися в залежності від густини енергії плазмового потоку. Електронна густина плазми оцінювалась заштарківським розширенням спектральних ліній Dβ та Dα як у вільному потоці, так і поблизу поверхні вольфраму. Представлені також результати поверхневого аналізу опромінених зразків вольфраму та впливу плазмових потоків на фізико-механічні властивості вольфраму. Виявлено взаємозв’язок параметрів налітаючого плазмового потоку та ластивостей модифікованих поверхонь.Проведенные эксперименты были направлены на спектральные исследования свойств вольфрама при его облучении интенсивными плазменными потоками. Использование вольфрама (W) в качестве основного компонента дивертора для термоядерных реакторов было предложено много лет назад [1,2]. Несколько образцов из чистого вольфрама и 90%W+10%Cu облучались потоками дейтериевой и аргоновой плазмы, которая генерируется стержневым плазменным инжектором IBIS, при разных экспериментальных условиях. Спектральные измерения излучения плазмы приповерхностного слоя проводились в зависимости от плотности энергии плазменного потока. Электронная плотность плазмы оценивалась на основе штарковского уширения спектральных линий Dβ и Dα как в свободном потоке, так и вблизи поверхности вольфрама. Обсуждаются также результаты поверхностного анализа облученных образцов вольфрама и влияние плазменных потоков на физико-механические свойства вольфрама. Выявлена взаимосвязь параметров налетающего плазменного потока и свойств модифицированных поверхностей

Investigation of x-ray emission from high-current discharges of the PF type

The invited paper reports on measurements of soft x-rays emitted from hot plasmas produced in a modernised PF-1000U facility. The discharges were performed at the D2-filling with or without a Ne-admixture, under the initial pressure of 0.9 or 1.5 Torr and at the initial charging voltage equal to 16 or 18 kV. Time-integrated x-ray images were recorded with a pinhole camera situated side-on, at an angle of 75º to the z-axis. Differences in the pinch column structure were observed. Time-resolved measurements were performed with four PIN diodes located behind filtered pinholes. Two couples of PIN diodes (with Be-filters of 7 and 10 μm in thickness) observed 30 mm-diam. regions which had centres at a distance of 30 and 60 mm form the electrode outlets. From the recorded timeresolved x-ray signals the electron temperatures (Te) were calculated. For the pure D2-discharges the estimated Te values ranged from 75 to 250 eV depending on the discharge conditions. For discharges with a Ne-admixture Te values were higher and reached about 800 eV.Описаны измерения мягкого рентгеновского излучения горячей плазмы, генерируемой в модернизированной установке ПФ-1000U. Разряд происходит в вакуумной камере при напуске дейтерия D2 с добавкой Ne и без, начальное давление составляло 0,9 и 1,5 Торр, а рабочее напряжение 16…18 кВ. С помощью камеры обскура, расположенной под углом 75º относительно оси z, зарегистрированы рентгеновские снимки с временным разрешением. Наблюдается разница в структуре пинча. Измерения с временным разрешением проводились с помощью четырёх диодов, расположенных за отверстием с фильтром. Две пары диодов (с бериллиевым фильтром толщиной 7 и 10 мкм) передавали изображение из зон радиусом 30 мм, центры которых находятся на расстоянии 30 и 60 мм от среза электродов. Анализ сигналов рентгеновского излучения с временным разрешением позволил оценить электронную температуру (Те). Для разрядов с чистым дейтерием величина электронной температуры варьируется от 75 до 250 эВ в зависимости от условий разряда. Для разрядов с добавкой неона температура была выше и достигала 800 эВ.Описані вимірювання м’якого рентгенівського випромінювання гарячої плазми, що генерується в модернізованому пристрої ПФ-1000U. Розряд відбувається у вакуумній камері при напуску дейтерію D2 з домішкою Ne та без нього, початковий тиск складав 0,9 та 1,5 Торр, а робоча напруга 16…18 кВ. Рентгенівські знімки з часовим розділенням зареєстровані за допомогою камери обскура, яка знаходилась під кутом 750 відносно осі z. Спостерігається різниця в структурі пінча. Вимірювання з часовим розділенням проводились за допомогою чотирьох діодів, що розташовані за отвором із фільтром. Дві пари діодів (з берилієвим фільтром 7 та 10 мкм) передавали зображення із зон радіусом 30 мм в плазмі, центри діодів розташовано на відстані 30 та 60 мм від електродів. Аналіз сигналів рентгенівського випромінювання з часовим розділенням дозволив оцінити електронну температуру (Те). Для розрядів с чистим дейтерієм величина електронної температури змінюється від 75 до 250 еВ в залежності від умов розряду. Для розрядів з домішкою неону температура сягає 800 еВ

Role of N-acetylcysteine in the management of COPD

The importance of the underlying local and systemic oxidative stress and inflammation in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) has long been established. In view of the lack of therapy that might inhibit the progress of the disease, there is an urgent need for a successful therapeutic approach that, through affecting the pathological processes, will influence the subsequent issues in COPD management such as lung function, airway clearance, dyspnoea, exacerbation, and quality of life. N-acetylcysteine (NAC) is a mucolytic and antioxidant drug that may also influence several inflammatory pathways. It provides the sulfhydryl groups and acts both as a precursor of reduced glutathione and as a direct reactive oxygen species (ROS) scavenger, hence regulating the redox status in the cells. The changed redox status may, in turn, influence the inflammation-controlling pathways. Moreover, as a mucolytic drug, it may, by means of decreasing viscosity of the sputum, clean the bronchi leading to a decrease in dyspnoea and improved lung function. Nevertheless, as successful as it is in the in vitro studies and in vivo studies with high dosage, its actions at the dosages used in COPD management are debatable. It seems to influence exacerbation rate and limit the number of hospitalization days, however, with little or no influence on the lung function parameters. Despite these considerations and in view of the present lack of effective therapies to inhibit disease progression in COPD, NAC and its derivatives with their multiple molecular modes of action remain promising medication once doses and route of administration are optimized

Spectroscopic studies of plasma streams generated in a 1-MJ plasma-focus facility with and without gas-puffing

The main aim of the reported experimental session was to study operational characteristics of a modified PF-1000U facility during a free propagation of a plasma-stream and its interactions with a carbon-fiber composite (CFC) target. The facility was equipped with an axial fast-acting valve for additional gas puffing into a region close to the electrodes outlets. Experiments were carried out with and without the gas puffing in chosen instants before the application of high voltage pulse. The operational regimes of the facility were established by changing these parameters and the initial charging voltage. To record optical spectra of the plasma radiation the use was made of a Mechelle®900 spectrometer coupled with a CCD-camera sensitive in a wavelength range of 300...1100 nm. During all reported experiments the exposition time was equal to 100 ns, but a time delay was changed to obtain data for different discharge phases. The performed spectral measurements enabled to study plasma dynamics, to identify plasma impurities, and to estimate electron densities and temperatures. The electron density in a free-propagating plasma stream was calculated from a linear Stark-effect observed for the Dα spectral line.Главной целью докладываемой экспериментальной сессии было изучение рабочих характеристик модифицированной установки PF-1000U во время свободного распространения плазменного потока и его взаимодействия с углеродной мишенью CFC. Установка была переоснащена специальным быстро действующим клапаном для дополнительного напуска газа в зону фокуса (область, близкую к концам электродов). Эксперименты проводились c импульсным напуском и без напуска газа в выбранные моменты времени до применения импульса высокого напряжения. Рабочие режимы установки PF-1000U определялись изменениями этих параметров и начального зарядного напряжения. Чтобы зарегистрировать оптические спектры плазменного излучения использовался спектрометр Mechelle®900 с подсоединенной к нему CCD-камерой, чувствительной в диапазоне 300…1100 нм. Во время всей серии экспериментов время экспозиции было равно 100 нс, но время задержки спектрометра изменялось для получения данных в различные фазы разряда. Выполненные спектральные измерения касались динамики плазмы, идентификации примесей в плазме, так же как и оценок электронной плотности и температуры. Электронная плотность в свободном плазменном потоке рассчитывалась из линейного штарк-эффекта, наблюдаемого для спектральной линии Dα.Основною метою в експериментальній сесії, що доповідається, було вивчення робочих характеристик модифікованого пристрою PF-1000U під час вільного розповсюдження плазмового потоку та взаємодії з вуглецевою мішенню CFC. Установка була обладнана спеціальним швидким клапаном для додаткового напуску газу в зону фокусу (область, близька до кінців електродів). Експерименти проводились без напуску та з напуском газу до подачі високої напруги. Робочі режими визначались змінами цих параметрів та початкової зарядної напруги. Для того, щоб зареєструвати оптичні спектри випромінювання плазми використовувався спектрометр Mechelle®900 із CCD-камерою, чутливою в діапазоні довжин хвиль 300…1100 нм. Під час всієї серії експериментів час експозиції був 100 нс, але час затримки спектрометра змінювався, щоб отримати дані в різні фази розряду. Проведені спектральні вимірювання стосувались динаміки плазми, ідентифікації домішок у плазмі, так як і оцінок плазмової густини та температури. Електронна густина у вільному плазмовому потоці розраховувалась з лінійного штарк-ефекту, що спостерігався для спектральної лінії Dα

Limited mass-independent individual variation in resting metabolic rate in a wild population of snow voles (Chionomys nivalis)

This is the author accepted manuscript. The final version is available from Wiley via the DOI in this recordThe data reported in this paper will be archived at Dryad.Resting metabolic rate (RMR) is a potentially important axis of physiological adaptation to the thermal environment. However, our understanding of the causes and consequences of individual variation in RMR in the wild is hampered by a lack of data, as well as analytical challenges. RMR measurements in the wild are generally characterized by large measurement errors and a strong dependency on mass. The latter is problematic when assessing the ability of RMR to evolve independently of mass. Mixed models provide a powerful and flexible tool to tackle these challenges, but they have rarely been used to estimate repeatability of mass-independent RMR from field data. We used respirometry to obtain repeated measurements of RMR in a long-term study population of snow voles (Chionomys nivalis) inhabiting an environment subject to large circadian and seasonal fluctuations in temperature. Using both uni- and bivariate mixed models, we quantify individual repeatability in RMR and decompose repeatability into mass-dependent and mass-independent components, while accounting for measurement error. RMR varies among individuals, i.e. is repeatable (R=0.46), and strongly co-varies with BM. Indeed, much of the repeatability of RMR is attributable to individual variation in BM, and the repeatability of mass-independent RMR is reduced by 41% to R=0.27. These empirical results suggest that the evolutionary potential of RMR independent of mass may be severely constrained. This study illustrates how to leverage bivariate mixed models to model field data for metabolic traits, correct for measurement error, and decompose the relative importance of mass-dependent and mass- independent physiological variation