|
Freezing technology of bull sperm in relation to its survivability and fertilization ability
Doležalová, Martina ; Stádník, Luděk (advisor) ; Jiří, Jiří (referee)
The aim of optimalization the insemination doses production is to provide the highest fertilization ability of spermatozoa during the demanding proces of processing fresh semen and its subsequent cryopreservation. Temperature changes causes spermatozoa damage during the cooling and freezing. Spermatozoa is exposed to cold shock and many others limiting factors, which leads to cell death and therefore to decline of fertilization ability of thawed insemination doses. For increasing spermatozoa resistance, exactly the plasma membrane resistance against cold shock was fraction of egg yolk LDL cholesterol (low density lipoprotein) at various concentrations into the comercially produced diluents added. It is believed that LDL acts possitively to plasma membrane and helps to maintain the fertilization ability of spermatozoa after thawing. Following step in the proces of insemination doses production is slow cooling of diluted semen and equilibration, when the straws are store at cooling box for 30 minutes to 240 hours. This period is necessary to penetrate of certain diluent components into the spermatazoa also maintain the balance between their intracellular and extracellular concentration. Also important is subsequent freezing temperature gradient of insemination doses. The most suitable freezing method is based on computer controlled temperature decline in freezing chamber which allows the precise control of ice crystals formation that could tear and kill the cell.
During 2012 to 2016 was repeatedly collected semen from the group of breeding bulls (n = 27, Holstein and Czech Fleckvieh breed) at AI centre. Semen which fulfill the standard entrance conditions in first step was evenly into several parts divided. For dilution the three types of comercially diluents AndroMed, Bioxcell and Triladyl with and without LDL addition were used. Into the diluents AndroMed and Bioxcell the concentration of LDL 4 %, 6 % and 8% into the dilent Triladyl 6 %, 8 % and 10 % was added. Diluted semen was filled into the glass capillares with volume 0,1 ml and temperature +4 °C. Subsequently the sample was placed to cold bath (0°C) for 10 minutes. Then the volume of capillare with physiological solution (37 °C) was mixed and for next 120 minutes was incubate. The effect of cold shock to proportion of live spermatozoa was evaluated by using Eosin and Nigrosine staining technique during heat test of spermatozoa survivability after spermatozoa heating and after 120 minutes of incubation.
The more suitable semen diluents which provide the higher spermatozoa resistance against cold shock were AndroMed and Bioxcell. Together the possitive effect of LDL addition into the diluents to lower decrease of proportion of live spermatozoa during heat test was found (P<0.05). The most suitable LDL concentration which had a favorable influence at spermatozoa resistance against cold shock was 6 % in diluent Bioxcell. Values of the proportion of live sperm were higher at the beginning of the heat test (+1.31% to + 3.2%) and after 120 minute incubation (+5.82% to +8.41%) compared to other diluents with and without addition of LDL.
In the next step the process of equilibration was optimized, is an important part of insemination doses production. The effect of the length of equilibration for subsequent fertilization ability of spermatozoa was evaluated using spermatozoa motility based of CASA and proportion of live spermatozoa after thawing and during heat survival test lasting 120 minutes (37 ° C). Suitable semen was diluted by comercially used diluent AndroMed based on soya lecithin, filled into the straws (0.25 ml), cooled and equilibrated in cooling box for 30, 120 and 240 minutes and freezed in programmable freezing box applying four types of freezing curves differing in temperature rate decline. There was used standard and by producer recommended 3. phase freezing curve, then 2. phase freezing curve, and 3. phase freezing curve with slower as well as rapid decline of temperature rate in freezing chamber, compared with standard freezing curve. The highest spermatozoa motility was found using 240 minutes of equilibration by +2.72% and +4.58% compared to other lengths of equilibration (P <0.05 to 0.01). The highest proportion of live spermatozoa was found using 120 minutes of equilibration (+6.87 % and +8.68 %). The highest average spermatozoa motility during heat test after thawing was achieved by using 2. phase freezing curve (from +2.97% to +10.37%, P <0.05), also in the proportion of live spermatozoa (from + 4.37% to +8.82%, P <0.01). When evaluating interaction between the length of equilibration and freezing curve (standard 3. phase and 2 . phase freezing curve), the highest average spermatozoa motility and proportion of live spermatozoa using 240 minutes of equilibration by both freezing curves was reached, there was no statistically significant differences. As well as, in all evaluated parts of this study the individual differences between ejaculate of bulls and within semen from one bull (P <0.05) as secondary effect were found.
To maintain good fertilization ability of semen during cryopreservation is necessary to increase the spermatozoa resistance against cold shock using addition of correct concentration of LDL into the commercially used diluents AndroMed and Bioxcell. Subsequently the fertilization ability of insemination dose is influenced by cooling, the length of equilibration and freezing. The length of equilibration 120 minutes and more as well as gentle way of freezing according to freezing curve, which ensures a gradual decrease of temperature in freezing chamber provided the higher average spermatozoa motility and proportion of live spermatozoa.
|
|
Possibilities in monitoring of laser welding process
Horník, Petr ; Mrňa, Libor
With increasing demands on the quality of the welds, it is usual to apply automated machine welding with monitoring of the welding process. The resulting quality of the weld is largely affected by the behavior of keyhole. However, its direct observation during the welding process is practically impossible and it is necessary to use indirect methods. At ISI we develop optical methods of monitoring the process based on analysis of radiation of laser-induced plasma using Fourier and autocorrelation analysis. Observation of keyhole inlet opening is partially possible through a coaxial camera mounted on the welding head and the subsequent image processing. A high-speed rear camera to understand the dynamics of the plasma plume. Through optical spectroscopy of the plume, we can study the excitation of elements in a material. Shielding gas flow can be visualized using schlieren method.
|
|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (referee) ; Steininger, Andreas (referee) ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
Při vývoji současných číslicových systémů, např. vestavěných systému a počítačového hardware, je nutné hledat postupy, jak zvýšit jejich spolehlivost. Jednou z možností je zvyšování efektivity a rychlosti verifikačních procesů, které se provádějí v raných fázích návrhu. V této dizertační práci se pozornost věnuje verifikačnímu přístupu s názvem funkční verifikace. Je identifikováno několik výzev a problému týkajících se efektivity a rychlosti funkční verifikace a ty jsou následně řešeny v cílech dizertační práce. První cíl se zaměřuje na redukci simulačního času v průběhu verifikace komplexních systémů. Důvodem je, že simulace inherentně paralelního hardwarového systému trvá velmi dlouho v porovnání s během v skutečném hardware. Je proto navrhnuta optimalizační technika, která umisťuje verifikovaný systém do FPGA akcelerátoru, zatím co část verifikačního prostředí stále běží v simulaci. Tímto přemístěním je možné výrazně zredukovat simulační režii. Druhý cíl se zabývá ručně připravovanými verifikačními prostředími, která představují výrazné omezení ve verifikační produktivitě. Tato režie však není nutná, protože většina verifikačních prostředí má velice podobnou strukturu, jelikož využívají komponenty standardních verifikačních metodik. Tyto komponenty se jen upravují s ohledem na verifikovaný systém. Proto druhá optimalizační technika analyzuje popis systému na vyšší úrovni abstrakce a automatizuje tvorbu verifikačních prostředí tím, že je automaticky generuje z tohoto vysoko-úrovňového popisu. Třetí cíl zkoumá, jak je možné docílit úplnost verifikace pomocí inteligentní automatizace. Úplnost verifikace se typicky měří pomocí různých metrik pokrytí a verifikace je ukončena, když je dosažena právě vysoká úroveň pokrytí. Proto je navržena třetí optimalizační technika, která řídí generování vstupů pro verifikovaný systém tak, aby tyto vstupy aktivovali současně co nejvíc bodů pokrytí a aby byla rychlost konvergence k maximálnímu pokrytí co nejvyšší. Jako hlavní optimalizační prostředek se používá genetický algoritmus, který je přizpůsoben pro funkční verifikaci a jeho parametry jsou vyladěny pro tuto doménu. Běží na pozadí verifikačního procesu, analyzuje dosažené pokrytí a na základě toho dynamicky upravuje omezující podmínky pro generátor vstupů. Tyto podmínky jsou reprezentovány pravděpodobnostmi, které určují výběr vhodných hodnot ze vstupní domény. Čtvrtý cíl diskutuje, zda je možné znovu použít vstupy z funkční verifikace pro účely regresního testování a optimalizovat je tak, aby byla rychlost testování co nejvyšší. Ve funkční verifikaci je totiž běžné, že vstupy jsou značně redundantní, jelikož jsou produkovány generátorem. Pro regresní testy ale tato redundance není potřebná a proto může být eliminována. Zároveň je ale nutné dbát na to, aby úroveň pokrytí dosáhnutá optimalizovanou sadou byla stejná, jako u té původní. Čtvrtá optimalizační technika toto reflektuje a opět používá genetický algoritmus jako optimalizační prostředek. Tentokrát ale není integrován do procesu verifikace, ale je použit až po její ukončení. Velmi rychle odstraňuje redundanci z původní sady vstupů a výsledná doba simulace je tak značně optimalizována.
|
|
Analysis and Testing of Concurrent Programs
Letko, Zdeněk ; Lourenco, Joao (referee) ; Sekanina, Lukáš (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
V disertační práci je nejprve uvedena taxonomie chyb v souběžném zpracování dat a přehled technik pro jejich dynamickou detekci. Následně jsou navrženy nové metriky pro měření synchronizace a souběžného chování programů společně s metodologií jejich odvozování. Tyto techniky se zejména uplatní v testování využívajícím techniky prohledávání prostoru a v saturačním testování. Práce dále představuje novou heuristiku vkládání šumu, jejímž cílem je maximalizace proložení instrukcí pozorovaných během testování. Tato heuristika je porovnána s již existujícími heuristikami na několika testech. Výsledky ukazují, že nová heuristika překonává ty existující v určitých případech. Nakonec práce představuje inovativní aplikaci stochastických optimalizačních algoritmů v procesu testování vícevláknových aplikací. Principem metody je hledání vhodných kombinací parametrů testů a metod vkládání šumu. Tato metoda byla prototypově implementována a otestována na množině testovacích příkladů. Výsledky ukazují, že metoda má potenciál vyznamně vylepšit testování vícevláknových programů.
|
| |
|
Physically-based Modeling and Simulation
Dvořák, Radim ; Racek, Stanislav (referee) ; Šujanský,, Milan (referee) ; Zbořil, František (advisor)
Disertační práce se zabývá modelováním znečištění ovzduší, jeho transportních a disperzních procesů ve spodní části atmosféry a zejména numerickými metodami, které slouží k řešení těchto modelů. Modelování znečištění ovzduší je velmi důležité pro předpověď kontaminace a pomáhá porozumět samotnému procesu a eliminaci následků. Hlavním tématem práce jsou metody pro řešení modelů popsaných parciálními diferenciálními rovnicemi, přesněji advekčně-difúzní rovnicí. Polovina práce je zaměřena na známou metodu přímek a je zde ukázáno, že tato metoda je vhodná k řešení určitých konkrétních problémů. Dále bylo navrženo a otestováno řešení paralelizace metody přímek, jež ukazuje, že metoda má velký potenciál pro akceleraci na současných grafických kartách a tím pádem i zvětšení přesnosti výpočtu. Druhá polovina práce se zabývá poměrně mladou metodou ELLAM a její aplikací pro řešení atmosférických advekčně-difúzních rovnic. Byla otestována konkrétní forma metody ELLAM společně s navrženými adaptacemi. Z výsledků je zřejmé, že v mnoha případech ELLAM překonává současné používané metody.
|
|
Security of Biometric Systems
Lodrová, Dana ; Busch, Christoph (referee) ; Provazník, Ivo (referee) ; Drahanský, Martin (advisor)
Hlavním přínosem této práce jsou dva nové přístupy pro zvýšení bezpečnosti biometrických systémů založených na rozpoznávání podle otisků prstů. První přístup je z oblasti testování živosti a znemožňuje použití různých typů falešných otisků prstů a jiných metod oklamání senzoru v průběhu procesu snímání otisků. Tento patentovaný přístup je založen na změně barvy a šířky papilárních linií vlivem přitlačení prstu na skleněný podklad. Výsledná jednotka pro testování živosti může být integrována do optických senzorů. Druhý přístup je z oblasti standardizace a zvyšuje bezpečnost a interoperabilitu procesů extrakce markantů a porovnání. Pro tyto účely jsem vytvořila metodologii, která stanovuje míry sémantické shody pro extraktory markantů otisků prstů. Markanty nalezené testovanými extraktory jsou porovnávány oproti Ground-Truth markantům získaným pomocí shlukování dat poskytnutých daktyloskopickými experty. Tato navrhovaná metodologie je zahrnuta v navrhovaném dodatku k normě ISO/IEC 29109-2 (Amd. 2 WD4).
|
|
Methodology of highly reliable systems design
Straka, Martin ; Gramatová, Elena (referee) ; Racek, Stanislav (referee) ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
In the thesis, a methodology alternative to existing methods of digital systems design with increased dependability implemented into FPGA is presented, new features which can be used in the implementation and testing of these systems are demonstrated. The research is based on the use of FPGA partial dynamic reconfiguration for the design of fault tolerant systems. In these applications, the partial dynamic reconfiguration can be used as a mechanism to correct the fault and recover the system after the fault occurrence. First, the general principles of diagnostics, testing and digital systems dependability are presented including a brief description of FPGA components and their architectures. Next, a survey of currently used methods and techniques used for the design and implementation of fault tolerant systems into FPGA is described, especially the methods used for fault detection and localization, their correction, together with the principles of evaluating fault tolerant systems design quality. The most important part of the thesis is seen in the description of the design methodology, implementation and testing of fault tolerant systems implemented into FPGAs which uses SRAMs as the configuration memory. First, the methodology of developing and automated checker components design for digital systems and communication protocols is presented. Then, a reference architecture of a dependable system implemented into FPGA is demonstrated including several fault tolerant architectures based on the use of partial dynamic reconfiguration as the mechanism of fault correction and the recovery from it. The principles of controlling the reconfiguration process are described together with the description of the test platform which allows to test and verify the design of fault tolerant systems based on the methodology presented in the thesis. The experimental results and the contribution of the thesis are discussed in the conclusions.
|
|
Methodology of highly reliable systems design
Straka, Martin ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
In the thesis, a methodology alternative to existing methods of digital systems design with increased dependability implemented into FPGA is presented, new features which can be used in the implementation and testing of these systems are demonstrated. The research is based on the use of FPGA partial dynamic reconfiguration for the design of fault tolerant systems. In these applications, the partial dynamic reconfiguration can be used as a mechanism to correct the fault and recover the system after the fault occurrence. First, the general principles of diagnostics, testing and digital systems dependability are presented including a brief description of FPGA components and their architectures. Next, a survey of currently used methods and techniques used for the design and implementation of fault tolerant systems into FPGA is described, especially the methods used for fault detection and localization, their correction, together with the principles of evaluating fault tolerant systems design quality. The most important part of the thesis is seen in the description of the design methodology, implementation and testing of fault tolerant systems implemented into FPGAs which uses SRAMs as the configuration memory. First, the methodology of developing and automated checker components design for digital systems and communication protocols is presented. Then, a reference architecture of a dependable system implemented into FPGA is demonstrated including several fault tolerant architectures based on the use of partial dynamic reconfiguration as the mechanism of fault correction and the recovery from it. The principles of controlling the reconfiguration process are described together with the description of the test platform which allows to test and verify the design of fault tolerant systems based on the methodology presented in the thesis. The experimental results and the contribution of the thesis are discussed in the conclusions.
|
|
BUT Digital Library – Introduction of Institutional Repository
Skůpa, Jan
The Brno University of Technology (BUT) Digital Library is an institutional repository running of DSpace (version 5.3) initially created in 2007 as a repository for theses. The Digital Library‘s range of services is gradually growing and this paper deals specifi cally with repository services, the process for publishing theses, and support for open access. The repository enables authors to store the research results in open access mode. Full text is integrated into the national Czech systems for reporting publications (RIV).
Fulltext: idr-1038_1 -  PDF; idr-1038_2 - PDF
Slides: idr-1038_3 - PDF; idr-1038_4 - PDF
Video: idr-1038_5 -  MP4
|
guest ::
