Design of an Embedded Computer Board for Networking Applications

Tämä diplomityö tehtiin Convergens Oy:lle. Convergens on elektroniikan suunnittelutoimisto, joka on erikoistunut sulautettuihin järjestelmiin sekä tietoliikennetekniikkaan. Diplomityön tavoitteena oli suunnitella tietokonekortti tietoliikennesovelluksia varten asiakkaalle, jolta vaatimusmäärittelyt tulivat. Työ on rajattu koskemaan laitteen prototyypin suunnittelua. Työssä suunnitellaan pääasiassa WLAN-tukiaseman tietokone. Tukiasema onasennettavissa toimistoihin, varastoihin, kauppoihin sekä myös liikkuvaan ajoneuvoon. Suunnittelussa on otettu nämä asiat huomioon, ja laitteen akun pystyy lataamaan muun muassa auton akulla. Langattomat tekniikat ovat voimakkaasti yleistymässä, ja tämän työn tukiasema tarjoaakin varteenotettavan vaihtoehdon lukuisilla ominaisuuksillaan. Mukana on mm. GPS, Bluetooth sekä Ethernet-valmius. Langattomien tekniikoiden lisäksi myös sulautetut järjestelmät ovat voimakkaasti yleistymässä, ja nykyään mikroprosessoreita löytääkin lähesmistä vain. Tässä projektissa käytetty prosessori on nopeutensa puolesta kilpailukykyinen, ja siitä löytyy useita eri rajapintoja. Jatkossa tietokonekortille on myös tulossa WiMAX-tuki, joka lisää tukiaseman tulevaisuuden arvoa asiakkaalle. Projektiin valittu Freescalen MPC8321E-prosessori on PowerPC-arkkitehtuuriin perustuva ja juuri markkinoille ilmestynyt. Tämä toi mukanaan lisähaasteen, sillä kyseisestä prosessorista ei ollut vielä kaikkea tietoa saatavilla. Mekaniikka toi omat haasteensa mukanaan, sillä se rajoitti piirilevyn koonniin, että ylimääräistä piirilevytilaa ei juurikaan jäänyt. Tämän takia esimerkiksi DDR-muistit olivat haastavia reitittää, sillä muistivetojen on oltava melko samanpituisia keskenään. Käyttöjärjestelmänä projektissa käytetään Linuxia. Suunnittelu alkoi keväällä 2007 ja toimiva prototyyppi oli valmis alkusyksystä. Prototyypin testaus osoitti, että tietokonekortti kykenee täyttämään kaikki asiakkaan vaatimukset. Prototyypin testauksessa löytyneet viat ja optimoinnit on tarkoitus korjata tuotantomalliin, joten se antaa hyvän pohjan jatkosuunnittelua varten.

The Role and Measurement of Social Capital in New Technology-Based Start-up Context

Tämän Pro gradu-tutkielman tavoitteena olirakentaa esiymmärrys sosiaalisen pääoman roolista ja mittaamisesta uuden teknologian start-up yrityksissä. Pääasiallisena tarkoituksena tässä tutkimuksessa olilöytää sosiaalisen pääoman ja start-up yrityksen tuloksellisuuden välille yhdistävä tekijä. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin pääasiallisesti kuuden OKO Venture Capitalin sijoitusportfolioon sisältyvien case-yritysten kvalitatiivisten teemahaastatteluiden sekä kvantitatiivisten kyselylomakkeiden avulla. Kvalitatiivisten haastatteluiden tulosten perusteella sosiaalisen pääoman ja tuloksellisuuden välille löytyi yhdistävä tekijä, jota käytettiin myöhemmin hyväksi kvantitatiivisessa kyselylomakkeessa. Tämän tutkielman tulokset osoittivat, että startegisen päätöksenteon kautta sosiaalinen pääoma vaikuttaa osittain start-up yritysten tuloksellisuuteen. Manageriaalisesti tärkempi löydös tässä tutkimuksessa oli kuitenkin se, että sosiaalista pääomaa voidaan käyttää hyväksi ennustettaessa uuden teknologian start-up yritysten tulevaisuuden kassavirtoja.

Thick XML client and technology of its construction

Nykyään kolmeen kerrokseen perustuvat client-server –sovellukset ovat suuri kinnostuskohde sekä niiden kehittäjille etta käyttäjille. Tietotekniikan nopean kehityksen ansiosta näillä sovelluksilla on monipuolinen käyttö teollisuuden eri alueilla. Tällä hetkellä on olemassa paljon työkaluja client-server –sovellusten kehittämiseen, jotka myös tyydyttävät asiakkaiden asettamia vaatimuksia. Nämä työkalut eivät kuitenkaan mahdollista joustavaa toimintaa graafisen käyttöliittyman kanssa. Tämä diplomityö käsittelee client-server –sovellusten kehittamistä XML –kielen avulla. Tämä lähestymistapa mahdollistaa client-server –sovellusten rakentamista niin, että niiden graafinen käyttöliittymä ja ulkonäkö olisivat helposti muokattavissa ilman ohjelman ytimen uudelleenkääntämistä. Diplomityö koostuu kahdesta ostasta: teoreettisesta ja käytännöllisestä. Teoreettinen osa antaa yleisen tiedon client-server –arkkitehtuurista ja kuvailee ohjelmistotekniikan pääkohdat. Käytannöllinen osa esittää tulokset, client-server –sovellusten kehittämisteknologian kehittämislähestymistavan XML: ää käyttäen ja tuloksiin johtavat usecase– ja sekvenssidiagrammit. Käytännöllinen osa myos sisältää esimerkit toteutetuista XML-struktuureista, jotka kuvaavat client –sovellusten kuvaruutukaavakkeiden esintymisen ja serverikyselykaaviot.

Bluetooth wireless technology based guidance system

Lyhyen kantaman langattomat kommunikaatioteknologiat tarjoavat mahdollisuuden toteuttaa erilaisia paikkasidonnaisia palveluita käyttäjille kohtuullisilla kustannuksilla. Opastejärjestelmä, joka ohjaa käyttäjän paikasta toiseen, on yksi tälläinen palvelu. Tässä työssä esitetään langattomaan Bluetooth teknologiaan perustuva opastejärjestelmä. Muita langattomia teknologioita verrataan Bluetoothiin opastejärjestelmän toteuttamisen kannalta. Erilaisia järjestelmän arkkitehtuuri vaihtoehtoja käyttäjän paikantamiseen esitellään. Paikkatietoja hyödynnetään opasteviestin muodostamisessa. Tapoja muodostaa käyttäjän reitti kahden paikan välillä toimistorakennuksessa esitetään. Työn tulos on halpa langatonta Bluetooth teknologiaa hyödyntävä opastejärjestelmä, jota voidaan käyttää myös muiden langattomien paikkasidonnaisten palveluiden tuottamiseen.

Acceptance and Use of Information Technology among Nurses in Psychiatric Hospitals

Hoitajien informaatioteknologian hyväksyntä ja käyttö psykiatrisissa sairaaloissa Informaatioteknologian (IT) käyttö ei ole ollut kovin merkittävässä roolissa psykiatrisessa hoitotyössä, vaikka IT sovellusten on todettu vaikuttaneen radikaalisti terveydenhuollon palveluihin ja hoitohenkilökunnan työprosesseihin viime vuosina. Tämän tutkimuksen tavoitteena on kuvata psykiatrisessa hoitotyössä toimivan hoitohenkilökunnan informaatioteknologian hyväksyntää ja käyttöä ja luoda suositus, jonka avulla on mahdollista tukea näitä asioita psykiatrisissa sairaaloissa. Tutkimus koostuu viidestä osatutkimuksesta, joissa on hyödynnetty sekä tilastollisia että laadullisia tutkimusmetodeja. Tutkimusaineistot on kerätty yhdeksän akuuttipsykiatrian osaston hoitohenkilökunnan keskuudessa vuosien 2003-2006 aikana. Technology Acceptance Model (TAM) –teoriaa on hyödynnetty jäsentämään tutkimusprosessia sekä syventämään ymmärrystä saaduista tutkimustuloksista. Tutkimus osoitti kahdeksan keskeistä tekijää, jotka saattavat tukea psykiatrisessa sairaalassa toimivien hoitajien tietoteknologiasovellusten hyväksyntää ja hyödyntämistä, kun nämä tekijät otetaan huomioon uusia sovelluksia käyttöönotettaessa. Tekijät jakautuivat kahteen ryhmään; ulkoiset tekijät (resurssien suuntaaminen, yhteistyö, tietokonetaidot, IT koulutus, sovelluksen käyttöön liittyvä harjoittelu, potilas-hoitaja suhde), sekä käytön helppous ja sovelluksen käytettävyys (käytön ohjeistus, käytettävyyden varmistaminen). TAM teoria todettiin käyttökelpoiseksi tulosten tulkinnassa. Kehitetty suositus sisältää ne toimenpiteet, joiden avulla on mahdollista tukea sekä organisaation johdon että hoitohenkilökunnan sitoutumista ja tätä kautta varmistaa uuden sovelluksen hyväksyntä ja käyttö hoitotyössä. Suositusta on mahdollista hyödyntää käytännössä kun uusia tietojärjestelmiä implementoidaan käyttöön psykiatrisissa sairaaloissa.

A Practical Micro Mechanical Model Based Local Approach Methodology for the Analysis of Ductile Fracture of Welded T-Joints

This thesis concentrates on developing a practical local approach methodology based on micro mechanical models for the analysis of ductile fracture of welded joints. Two major problems involved in the local approach, namely the dilational constitutive relation reflecting the softening behaviour of material, and the failure criterion associated with the constitutive equation, have been studied in detail. Firstly, considerable efforts were made on the numerical integration and computer implementation for the non trivial dilational Gurson Tvergaard model. Considering the weaknesses of the widely used Euler forward integration algorithms, a family of generalized mid point algorithms is proposed for the Gurson Tvergaard model. Correspondingly, based on the decomposition of stresses into hydrostatic and deviatoric parts, an explicit seven parameter expression for the consistent tangent moduli of the algorithms is presented. This explicit formula avoids any matrix inversion during numerical iteration and thus greatly facilitates the computer implementation of the algorithms and increase the efficiency of the code. The accuracy of the proposed algorithms and other conventional algorithms has been assessed in a systematic manner in order to highlight the best algorithm for this study. The accurate and efficient performance of present finite element implementation of the proposed algorithms has been demonstrated by various numerical examples. It has been found that the true mid point algorithm (a = 0.5) is the most accurate one when the deviatoric strain increment is radial to the yield surface and it is very important to use the consistent tangent moduli in the Newton iteration procedure. Secondly, an assessment of the consistency of current local failure criteria for ductile fracture, the critical void growth criterion, the constant critical void volume fraction criterion and Thomason's plastic limit load failure criterion, has been made. Significant differences in the predictions of ductility by the three criteria were found. By assuming the void grows spherically and using the void volume fraction from the Gurson Tvergaard model to calculate the current void matrix geometry, Thomason's failure criterion has been modified and a new failure criterion for the Gurson Tvergaard model is presented. Comparison with Koplik and Needleman's finite element results shows that the new failure criterion is fairly accurate indeed. A novel feature of the new failure criterion is that a mechanism for void coalescence is incorporated into the constitutive model. Hence the material failure is a natural result of the development of macroscopic plastic flow and the microscopic internal necking mechanism. By the new failure criterion, the critical void volume fraction is not a material constant and the initial void volume fraction and/or void nucleation parameters essentially control the material failure. This feature is very desirable and makes the numerical calibration of void nucleation parameters(s) possible and physically sound. Thirdly, a local approach methodology based on the above two major contributions has been built up in ABAQUS via the user material subroutine UMAT and applied to welded T joints. By using the void nucleation parameters calibrated from simple smooth and notched specimens, it was found that the fracture behaviour of the welded T joints can be well predicted using present methodology. This application has shown how the damage parameters of both base material and heat affected zone (HAZ) material can be obtained in a step by step manner and how useful and capable the local approach methodology is in the analysis of fracture behaviour and crack development as well as structural integrity assessment of practical problems where non homogeneous materials are involved. Finally, a procedure for the possible engineering application of the present methodology is suggested and discussed.

Study of ligand-based virtual screening tools in computer-aided drug design

Virtual screening is a central technique in drug discovery today. Millions of molecules can be tested in silico with the aim to only select the most promising and test them experimentally. The topic of this thesis is ligand-based virtual screening tools which take existing active molecules as starting point for finding new drug candidates. One goal of this thesis was to build a model that gives the probability that two molecules are biologically similar as function of one or more chemical similarity scores. Another important goal was to evaluate how well different ligand-based virtual screening tools are able to distinguish active molecules from inactives. One more criterion set for the virtual screening tools was their applicability in scaffold-hopping, i.e. finding new active chemotypes. In the first part of the work, a link was defined between the abstract chemical similarity score given by a screening tool and the probability that the two molecules are biologically similar. These results help to decide objectively which virtual screening hits to test experimentally. The work also resulted in a new type of data fusion method when using two or more tools. In the second part, five ligand-based virtual screening tools were evaluated and their performance was found to be generally poor. Three reasons for this were proposed: false negatives in the benchmark sets, active molecules that do not share the binding mode, and activity cliffs. In the third part of the study, a novel visualization and quantification method is presented for evaluation of the scaffold-hopping ability of virtual screening tools.

New computer software for defining the three-dimensional geometry for a centrifu- gal compressor impeller

In this thesis, a computer software for defining the geometry for a centrifugal compressor impeller is designed and implemented. The project is done under the supervision of Laboratory of Fluid Dynamics in Lappeenranta University of Technology. This thesis is similar to the thesis written by Tomi Putus (2009) in which a centrifugal compressor impeller flow channel is researched and commonly used design practices are reviewed. Putus wrote a computer software which can be used to define impeller’s three-dimensional geometry based on the basic geometrical dimensions given by a preliminary design. The software designed in this thesis is almost similar but it uses a different programming language (C++) and a different way to define the shape of the impeller meridional projection.

Customer Driven Service Development – Technology-based Care and Services for the Elderly

The objective of this master’s thesis was to examine technology-based smart home devices and services. Topic was approached through basic theories, transaction cost theory and resource-based view in order to build basis for this thesis. Conceptual framework was discussed by means of networks, value networks and service systems which provide a useful framework for service development. The needs of the elderly living at home were discussed in order to find out which technology-based services could be used to satisfy the needs. Segmentation and need data collected previously during proactive home visits was exploited and additionally a survey targeted to experts and professionals of social and health care sector was done to verify the needs. Finally, the results of the survey were analyzed using quality function deployment method to figure out the most important and suitable service offerings for the elderly. As a conclusion of analysis, social media and monitoring services are the most useful technology-based services. However, traditional home services will still maintain their necessity too.

Adoption of information technology based patient education in psychiatric nursing

The overall goal of the study was to describe adoption of information technology (IT)-based patient education (PE) developed for patients and nurses use in psychiatric nursing. The data were collected in three phases during the period 2000-2006 in a variety of psychiatric settings in Finland. Firstly, the development process of IT-based PE for patients with schizophrenia spectrum psychosis was described. Secondly, nurses’ adoption of IT-based PE and the variables explaining adoption were demonstrated. Moreover, use of daily IT-based PE in clinical practice and factors associated with use were identified and described. And thirdly, nurses’ experiences of the IT-based PE after one year clinical use were evaluated. IT-based PE program was developed in several stages based on users’ needs and it included information and multimedia applications. Altogether, almost 500 IT-based PE sessions were carried out by the nurses on the study wards and revealed nurses’ activity in educating patients using IT to vary and depend on the hospital in which they worked. Almost 80% of all the possible IT-based PE sessions involved 93 patients and 83 nurses. Less than 2% of the IT-based PE sessions were interrupted and less than 10% suffered disturbances due to the patients or external causes. Moreover, the patients whose education took more days had poorer mental status than those whose education was carried out over a shorter period. After a year’s experience, advantages and disadvantages were described by the nurses for both patients and nurses of the IT-based PE. IT-based PE can be used even on closed acute psychiatric wards with patients with serious mental health disorders. However, technology adoption requires time, and therefore, it must fit in with clinical practice. Collaboration between users and developers is needed when developing user-centered methods in the area of mental health services. Moreover, it is important to understand factors that affect IT adoption in healthcare settings. IT-based PE is one option in interactive and co-operative health care practice between patients and nurses. Therefore the staff should begin to refer patients to established, credible and well-maintained Internet sites that provide information on common psychological problems. Even if every nurse should be trained and engaged to carry out IT-based PE, by targeting the training especially for the most active nurses aids them to support the less active ones. Adoption should also be understood from a perspective that includes aspects related to the context where it is implemented and examine how and in what circumstances it works.

Simulation of structural stress history based on dynamic analysis

Modern machine structures are often fabricated by welding. From a fatigue point of view, the structural details and especially, the welded details are the most prone to fatigue damage and failure. Design against fatigue requires information on the fatigue resistance of a structure’s critical details and the stress loads that act on each detail. Even though, dynamic simulation of flexible bodies is already current method for analyzing structures, obtaining the stress history of a structural detail during dynamic simulation is a challenging task; especially when the detail has a complex geometry. In particular, analyzing the stress history of every structural detail within a single finite element model can be overwhelming since the amount of nodal degrees of freedom needed in the model may require an impractical amount of computational effort. The purpose of computer simulation is to reduce amount of prototypes and speed up the product development process. Also, to take operator influence into account, real time models, i.e. simplified and computationally efficient models are required. This in turn, requires stress computation to be efficient if it will be performed during dynamic simulation. The research looks back at the theoretical background of multibody dynamic simulation and finite element method to find suitable parts to form a new approach for efficient stress calculation. This study proposes that, the problem of stress calculation during dynamic simulation can be greatly simplified by using a combination of floating frame of reference formulation with modal superposition and a sub-modeling approach. In practice, the proposed approach can be used to efficiently generate the relevant fatigue assessment stress history for a structural detail during or after dynamic simulation. In this work numerical examples are presented to demonstrate the proposed approach in practice. The results show that approach is applicable and can be used as proposed.

Features of a Ziegler-Natta catalyst prepared with the Sirius emulsion-based catalyst production technology

Traditionellt har man ansett att Ziegler-Natta katalysatorer för framställning av polypropen bör ha stor inre yta och hög porositet för att ge hög aktivitet och bra polymerpartikelmorfologi. Den av Borealis utvecklade Sirius emulsionsbaserade katalysatortillverkningsteknologin ger katalysatorer utan mätbar inre yta och porositet. Katalysatorn ger, trots sin kompakthet, polymerpartiklar med utmärkt morfologi och har hög aktivitet. Sirius katalysatorns prestanda, beträffande polymerisationskinetik och polymerstruktur, undersöktes i detta doktorsarbete. En jämn och kontrollerad tidig fragmentering av katalysatorn är av största vikt för att uppnå bra partikelmorfologi i en kommersiell process. Det visades att fragmenteringen av Sirius katalysatorn under de första sekunderna och minuterna av reaktionen framskred på ett homogent sätt. Oligomerhalten i den slutliga produkten är viktig i många applikationer, tex. i applikationer där polymeren kommer i kontakt med mat. Polymerer producerade med Sirius katalysatorn hade en låg oligomerhalt på grund av den smala molekylviktsfördelningen. Analys av kedjeändorna avslöjade att Sirius katalysatorn hade en hög frekvens av kedjeöverföring till monomer, vilket förklarade Sirius katalysatorns något begränsade förmåga att producera polymerer med hög molekylvikt. Sampolymerer av propen och eten producerade med Sirius uppvisade jämnare eten fördelning mellan långa och korta kedjor samt en mera randomiserad fördelning av eten längs med kedjorna än med den konventionella referenskatalysatorn. Tillsammans med den smala molekylviktsfördelningen indikerade resultaten att fördelningen av typer av aktiva centrum i Sirius katalysatorn är smal. Då man producerar polypropen med hög slagseghet skall polymerpartiklarna ha hög porositet för att kunna ackumulera eten/propen gummit. SiO2 nanopartiklar tillsatta under framställningen av Sirius katalysatorn ökade polymerpartikelns porositet, vilket möjliggjorde en dramatisk ökning av gummihalten.

Nurses’ Acceptance of an Internet-Based Support System in The Care of Adolescents with Depression

The overall goal of the study was to describe nurses’ acceptance of an Internet-based support system in the care of adolescents with depression. The data were collected in four phases during the period 2006 – 2010 from nurses working in adolescent psychiatric outpatient clinics and from professionals working with adolescents in basic public services. In the first phase, the nurses’ anticipated perceptions of the usefulness of the Internet-based support system before its implementation was explored. In the second phase, the nurses’ perceived ease of computer and Internet use and attitudes toward it were explored. In the third phase, the features of the support system and its implementation process were described. In the fourth phase, the nurses’ experiences of behavioural intention and actual system use of the Internet-based support were described in psychiatric out-patient care after one year use. The Technology Acceptance Model (TAM) was used to structure the various research phases. Several benefits were identified from the nurses’ perspective in using the Internet-based support system in the care of adolescents with depression. The nurses’ technology skills were good and their attitudes towards computer use were positive. The support system was developed in various phases to meet the adolescents’ needs. Before the implementation of the information technology (IT)-based support system, it is important to pay attention to the nurses’ IT-training, technology support, resources, and safety as well as ethical issues related to the support system. After one year of using the system, the nurses perceived the Internet-based support system to be useful in the care of adolescents with depression. The adolescents’ independent work with the support system at home and the program’s systematic character were experienced as conducive from the point of view of the treatment. However, the Internet-based support system was integrated only partly into the nurseadolescent interaction even though the nurses’ perceptions of it were positive. The use of the IT-based system as part of the adolescents’ depression care was seen positively and its benefits were recognized. This serves as a good basis for future IT-based techniques. Successful implementations of IT-based support systems need a systematic implementation plan and commitment from the part of the organization and its managers. Supporting and evaluating the implementation of an IT-based system should pay attention to changing the nurses’ work styles. Health care organizations should be offered more flexible opportunities to utilize IT-based systems in direct patient care in the future.