|
Technologie zmrazování spermií býků ve vztahu k jejich přežitelnosti a oplozovací schopnosti
Doležalová, Martina ; Stádník, Luděk (vedoucí práce) ; Jiří, Jiří (oponent)
Cílem optimalizace procesu výroby inseminačních dávek je zajištění co nejvyšší oplozovací schopnosti spermií v průběhu relativně náročného procesu zpracování čerstvého ejakulátu a jeho následná kryokonzervace. Zejména v průběhu chlazení a mrazení spermií dochází k jejich poškození vlivem změny teplot, kdy jsou spermie vystaveny chladovému šoku a dalším limitujícím faktorům, které mají za následek buněčnou smrt a tudíž i snižování oplozovací schopnosti následně rozmrazené inseminační dávky. Pro zvýšení odolnosti spermií, respektive plazmatické membrány, vůči chladovému šoku byla do komerčně vyráběných ředidel přidávána frakce vaječného žloutku LDL cholesterol (low density lipoprotein) v různých koncentracích, takto vyrobené dávky byly testovány pomocí chladového a tepelného testu přežitelnosti spermií. Má se za to, že LDL příznivě ovlivňuje plazmatickou membránu spermií a napomáhá k lepší oplozovací schopnosti spermií po rozmrazení. Dalším krokem v procesu výroby inseminačních dávek je pozvolné chlazení naředěného ejakulátu a ekvilibrace, kdy jsou dávky uloženy v chladicím boxu po bobu 30 minut až 24 hodin, tato doba je nezbytně nutná pro penetraci určitých komponent ředidla do spermatických buněk a nastolení balance mezi jejich intracelulární a extracelulární koncentrací. Současně je důležitý následný teplotní gradient mrazení inseminačních dávek. Jako nejvhodnější způsob mrazení je dostupný systém počítačově řízeného poklesu teplot v mrazicím boxu, který umožňuje přesnou kontrolu tvorby ledových krystalů, které by mohly roztrhat, a tím zabít buňku.
V průběhu 2012 až 2016 byl opakovaně odebírán ejakulát od skupiny plemenných býků (n=27, býci holštýnského a českého strakatého plemene) na inseminační stanici. Ejakulát splňující standardní vstupní podmínky byl v prvním kroku rovnoměrně rozdělen na několik částí. K ředění ejakulátu byly využity 3 typy komerčně vyráběných ředidel AndroMed, Bioxcell a Triladyl bez a s přídavku LDL do ředidel o koncentraci 4 až 10 % v závislosti na typu ředidla. Naředěný ejakulát byl naplněn do skleněných kapilár o objemu 0,1 ml a teplotě +4 °C a vložen na 10 minut do chladicího boxu o teplotě 0 °C. Po uplynutí stanovené doby byl objem kapiláry smíchán s fyziologickým roztokem o teplotě 37 °C, kde byl vzorek 120 minut inkubován. Byl hodnocen vliv chladového šoku na podíl živých spermií v ejakulátu pomocí barvení Eosinem a Nigrosinem v průběhu tepelného testu přežitelnosti spermií a to ihned po zahřátí vzorku a po uplynutí 120 minutové inkubace. Z výsledků bylo patrné, že vhodnějšími ředidly pro zvyšování odolnosti spermií vůči chladovému šoku byly AndroMed a Bioxcell. Současně byl také zjištěn pozitivní vliv přídavku LDL do ředidel na nižší pokles podílu živých spermií v průběhu tepelného testu (P<0,05). Jako nejvhodnější koncentrace mající příznivý vliv na odolnost spermií vůči chladovému šoku byla vyhodnocena 6% koncentrace LDL v ředidle Bioxcell, kdy byly hodnoty podílu živých spermií vyšší jak na začátku tepelného testu (+1,31 % až +3,2 %) tak po 2 hodinové inkubaci (+5,82 % až +8,41 %) oproti ostatním ředidlům bez a s přídavkem LDL.
V dalším kroku byl optimalizován proces ekvilibrace, který je důležitou součástí výroby dávek a byl vyhodnocen vliv délky ekvilibrace na následnou oplozovací schopnost spermií hodnocenou pomocí motility spermií po rozmrazení zjištěné na základě CASA a podíl živých spermií v průběhu tepelného testu přežitelnosti trvajícím 120 minut (37 °C). Vhodný ejakulát byl naředěn standardně využívaným ředidlem AndroMed na bázi sojového lecitinu, naředěný ejakulát byl naplněn do pejet (0,25 ml), zchlazen a ekvilibrován v chladicím boxu po dobu 30, 120 a 240 minut, následně byl mrazen v programovatelném mrazicím boxu dle 4 typů mrazicích křivek lišících se teplotou a rychlostí poklesu teplot v komoře. K mrazení byla využita standardně využívaná a výrobcem doporučovaná 3. fázová mrazicí křivka, dále 2. fázová mrazicí křivka, a 3. fázová mrazicí křivka s pomalejším a naopak rychlejším poklesem teplot v komoře, oproti standardní mrazicí křivce. Nejvhodnější délka ekvilibrace byla 240 minut, kde byla zjištěna motilita vyšší o +2,72 % a +4,58 % oproti ostatním délkám ekvilibrace (P<0,05 až 0,01). Nejvyšších průměrných hodnot podílu živých spermií bylo dosaženo při délce ekvilibrace 120 minut (+6,87 % a 8,68 %). Nejvyšší průměrné motility spermií po rozmrazení v průběhu tepelného testu přežitelnosti bylo dosaženo při mrazení na základě 2. fázové mrazicí křivky (od +2,97 % do +10,37 %, P<0,05), taktéž při hodnocení podílu živých spermií (od +4,37% do +8,82 %, P<0,01). Při vyhodnocení interakce mezi délkou ekvilibrace mrazicí křivkou ( 2. fázová a 3. fázová standardní) bylo nejvyšších hodnot průměrné motility a podílu živých spermií u obou křivek v kombinaci s délkou ekvilibrace 240 minut, avšak nebyl mezi nimi zaznamenán žádný statisticky průkazný rozdíl. Ve všech hodnocených částech práce byly nalezeny individuální rozdíly mezi jednotlivými býky i mezi jednotlivými odběry ejakulátu od jednoho býka (P<0,05).
Pro zachování dobré oplozovací schopnosti ejakulátu v průběhu procesu kryokonzervace je zapotřebí zvýšit odolnost spermií vůči chladovému šoku a to přidáním správné koncentrace LDL do vhodného komerčně vyráběného ředidla, kterým bylo ředidlo AndoMed a Bioxcell. Následně je ve velké míře oplozovací schopnost vyrobené inseminační dávky ovlivněna chlazením a délkou ekvilibrace před samotným mrazením. Délka ekvilibrace 120 minut a déle a následný šetrný způsob mrazení dle mrazicí křivky, která zajišťuje pozvolný pokles teplot v komoře, zajistí vyšší průměrnou motilitu spermií a podíl živých spermií po rozmrazení.
|
|
Možnosti monitorování laserového svařovacího procesu
Horník, Petr ; Mrňa, Libor
Se zvyšujícími se nároky na kvalitu svarů se běžně používá automatické strojní svařování s monitorováním procesu. Výsledná kvalita svaru je do značné míry ovlivněna chováním paroplynové dutiny - keyhole. Nicméně, její přímé pozorování během svařovacího procesu je prakticky nemožné a je nutné použít nepřímé metody. V ÚPT vyvíjíme optické metody sledování procesů založené na analýze záření laserem indukovaného plazmatu pomocí Fourierovy a autokorelační analýzy. Pozorovat vstupní otvor keyhole je částečně možné prostřednictvím koaxiální kamery umístěné na svařovací hlavě a následného zpracování obrazu. Vysokorychlostní boční kamera pomáhá pochopit dynamiku plazmového obláčku. Prostřednictvím optické spektroskopie plazmatu, lze studovat excitaci prvků v materiálu. Proud ochranné atmosféry může být vizualizován za použití schlierové metody.\n\n
|
|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (oponent) ; Steininger, Andreas (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
In the development of current hardware systems, e.g. embedded systems or computer hardware, new ways how to increase their reliability are highly investigated. One way how to tackle the issue of reliability is to increase the efficiency and the speed of verification processes that are performed in the early phases of the design cycle. In this Ph.D. thesis, the attention is focused on the verification approach called functional verification. Several challenges and problems connected with the efficiency and the speed of functional verification are identified and reflected in the goals of the Ph.D. thesis. The first goal focuses on the reduction of the simulation runtime when verifying complex hardware systems. The reason is that the simulation of inherently parallel hardware systems is very slow in comparison to the speed of real hardware. The optimization technique is proposed that moves the verified system into the FPGA acceleration board while the rest of the verification environment runs in simulation. By this single move, the simulation overhead can be significantly reduced. The second goal deals with manually written verification environments which represent a huge bottleneck in the verification productivity. However, it is not reasonable, because almost all verification environments have the same structure as they utilize libraries of basic components from the standard verification methodologies. They are only adjusted to the system that is verified. Therefore, the second optimization technique takes the high-level specification of the system and then automatically generates a comprehensive verification environment for this system. The third goal elaborates how the completeness of the verification process can be achieved using the intelligent automation. The completeness is measured by different coverage metrics and the verification is usually ended when a satisfying level of coverage is achieved. Therefore, the third optimization technique drives generation of input stimuli in order to activate multiple coverage points in the veri\-fied system and to enhance the overall coverage rate. As the main optimization tool the genetic algorithm is used, which is adopted for the functional verification purposes and its parameters are well-tuned for this domain. It is running in the background of the verification process, it analyses the coverage and it dynamically changes constraints of the stimuli generator. Constraints are represented by the probabilities using which particular values from the input domain are selected. The fourth goal discusses the re-usability of verification stimuli for regression testing and how these stimuli can be further optimized in order to speed-up the testing. It is quite common in verification that until a satisfying level of coverage is achieved, many redundant stimuli are evaluated as they are produced by pseudo-random generators. However, when creating optimal regression suites, redundancy is not needed anymore and can be removed. At the same time, it is important to retain the same level of coverage in order to check all the key properties of the system. The fourth optimization technique is also based on the genetic algorithm, but it is not integrated into the verification process but works offline after the verification is ended. It removes the redundancy from the original suite of stimuli very fast and effectively so the resulting verification runtime of the regression suite is significantly improved.
|
|
Analysis and Testing of Concurrent Programs
Letko, Zdeněk ; Lourenco, Joao (oponent) ; Sekanina, Lukáš (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
The thesis starts by providing a taxonomy of concurrency-related errors and an overview of their dynamic detection. Then, concurrency coverage metrics which measure how well the synchronisation and concurrency-related behaviour of tested programs has been examined are proposed together with a~methodology for deriving such metrics. The proposed metrics are especially suitable for saturation-based and search-based testing. Next, a novel coverage-based noise injection techniques that maximise the number of interleavings witnessed during testing are proposed. A comparison of various existing noise injection heuristics and the newly proposed heuristics on a set of benchmarks is provided, showing that the proposed techniques win over the existing ones in some cases. Finally, a novel use of stochastic optimisation algorithms in the area of concurrency testing is proposed in the form of their application for finding suitable combinations of values of the many parameters of tests and the noise injection techniques. The approach has been implemented in a prototype way and tested on a set of benchmark programs, showing its potential to significantly improve the testing process.
|
| |
|
Physically-based Modeling and Simulation
Dvořák, Radim ; Racek, Stanislav (oponent) ; Šujanský,, Milan (oponent) ; Zbořil, František (vedoucí práce)
The thesis deals with the modeling of air pollution transportation and dispersion processes in the atmosphere, more precisely with the numerical approaches to solve such models. The modeling of air pollution has a great importance for prediction of the contaminations and it helps with understanding of the process and with elimination of its consequences. The models which are described by partial differential equations, namely advection-diffusion equations, and thus they can be solved by numerous analytical/numerical methods are in the scope of the thesis. In particular, well known method of lines (MoL) and several models based on it together with the possibility to accelerate the computation are studied in the first half of the work. It is shown that MoL approach is still suitable for many concrete models and it has a great potential for parallelization on graphics cards. Quite young ELLAM method and its application to solved atmospheric advection-diffusion equations is the second objective. A concrete form of ELLAM method and its proposed adaptation approaches are evaluated and it is shown that it overcomes the current state of the art methods in many cases.
|
|
Security of Biometric Systems
Lodrová, Dana ; Busch, Christoph (oponent) ; Provazník, Ivo (oponent) ; Drahanský, Martin (vedoucí práce)
The main contributions of this thesis are two novel approaches for the increase of securing of biometric systems based on fingerprint recognition. The first approach is within the liveness detection and prevents the use of various fake fingers and other spoofing techniques during the capturing processes. This patented approach is based on a combination of change of papillary line color and width caused by pressing of a finger against glass plate. The resultant liveness detection unit can be integrated into an optical fingerprint sensor. The second approach is within standardization and it increases the security and interoperability of minutiae extraction and comparison process. For this purposes, I have created the methodology to determine semantic conformance rates of minutiae extractors. The minutiae extracted by the tested extractors are compared against Ground-Truth-Minutiae obtained by clustering of data provided by dactyloscopic/forensic experts. This proposed methodology is included in the ISO/IEC 29109-2 Amd. 2 WD4.
|
|
Metodologie pro návrh číslicových obvodů se zvýšenou spolehlivostí
Straka, Martin ; Gramatová, Elena (oponent) ; Racek, Stanislav (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
Práce představuje alternativní metodiku k již existujícím technikám pro návrh číslicových systémů se zvýšenou spolehlivostí implementovaných do obvodů FPGA a doplňuje některé nové vlastnosti při realizaci a testování těchto systémů. Práce se opírá o využití částečné dynamické rekonfigurace obvodu FPGA při návrhu systémů odolných proti poruchám, kde může být částečná rekonfigurace využita jako mechanizmus pro opravu a zotavení systému po výskytu poruchy. Práce nejprve představuje obecné principy diagnostiky, testování a spolehlivosti číslicových systémů včetně stručného popisu programovatelných obvodů FPGA a jejich architektury. Dále pokračuje přehledem současných metod a technik při návrhu a implementaci systémů odolných proti poruchám do obvodů FPGA, kde jsou popsány zejména techniky z oblasti detekce a lokalizace poruch, opravy a posuzování kvality návrhu. Nejdůležitější částí práce je popis metodiky pro návrh, implementaci a testování systémů odolných proti poruchám, která byla vytvořena pro obvody FPGA, jejichž konfigurační paměť je založena na pamětech typu SRAM. Nejprve je prezentována technika pro vytváření a automatizované generování hlídacích obvodů pro číslicové systémy a komunikační protokoly v FPGA, následně je prezentovaná referenční architektura spolehlivého systému implementovaného do FPGA včetně několika odolných architektur využívajících principu částečné dynamické rekonfigurace jako mechanizmu opravy a zotavení po výskytu poruchy. Dále je popsán způsob řízení rekonfiguračního procesu a testovací platforma pro snadné testovaní a ověření kvality systémů odolných proti poruchám implementovaných dle navržené metodiky. V závěru jsou diskutovány experimentální výsledky a přínos práce.
|
|
Metodologie pro návrh číslicových obvodů se zvýšenou spolehlivostí
Straka, Martin ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
Práce představuje alternativní metodiku k již existujícím technikám pro návrh číslicových systémů se zvýšenou spolehlivostí implementovaných do obvodů FPGA a doplňuje některé nové vlastnosti při realizaci a testování těchto systémů. Práce se opírá o využití částečné dynamické rekonfigurace obvodu FPGA při návrhu systémů odolných proti poruchám, kde může být částečná rekonfigurace využita jako mechanizmus pro opravu a zotavení systému po výskytu poruchy. Práce nejprve představuje obecné principy diagnostiky, testování a spolehlivosti číslicových systémů včetně stručného popisu programovatelných obvodů FPGA a jejich architektury. Dále pokračuje přehledem současných metod a technik při návrhu a implementaci systémů odolných proti poruchám do obvodů FPGA, kde jsou popsány zejména techniky z oblasti detekce a lokalizace poruch, opravy a posuzování kvality návrhu. Nejdůležitější částí práce je popis metodiky pro návrh, implementaci a testování systémů odolných proti poruchám, která byla vytvořena pro obvody FPGA, jejichž konfigurační paměť je založena na pamětech typu SRAM. Nejprve je prezentována technika pro vytváření a automatizované generování hlídacích obvodů pro číslicové systémy a komunikační protokoly v FPGA, následně je prezentovaná referenční architektura spolehlivého systému implementovaného do FPGA včetně několika odolných architektur využívajících principu částečné dynamické rekonfigurace jako mechanizmu opravy a zotavení po výskytu poruchy. Dále je popsán způsob řízení rekonfiguračního procesu a testovací platforma pro snadné testovaní a ověření kvality systémů odolných proti poruchám implementovaných dle navržené metodiky. V závěru jsou diskutovány experimentální výsledky a přínos práce.
|
|
Digitální knihovna VUT v Brně – představení institucionálního repozitáře
Skůpa, Jan
Digitální knihovna VUT v Brně je institucionální repozitář, který byl stvořen (v prvé řadě) jako místo pro uložení VŠKP. Je postaven na systému DSpace, aktuálně ve verzi 5.3. Nabídka jeho služeb se postupně rozrůstá. Příspěvek se zabývá službami repozitáře, procesem zveřejňování závěrečných prací a hlavně podporou otevřené vědy. Repozitář umožnuje autorům z VUT v Brně ukládat výsledky své vědecké práce v režimu otevřeného přístupu. Uložení plného textu je integrováno do procesu vykazování publikační činnosti (RIV).
Plný text: idr-1038_1 -  PDF; idr-1038_2 - PDF
Prezentace: idr-1038_3 - PDF; idr-1038_4 - PDF
Videozáznam: idr-1038_5 -  MP4
|
host ::
