Apteekkilaitos, 3K

Puhe

De potissimis fluviorum universi orbis

Painovuosi nimekkeestä.

Lapselle

Soitinnus: piano.

Wood as a model material for medical biomaterials. In vivo and in vitro studies with bone and Betula pubescens Ehrh

Novel biomaterials are needed to fill the demand of tailored bone substitutes required by an ever‐expanding array of surgical procedures and techniques. Wood, a natural fiber composite, modified with heat treatment to alter its composition, may provide a novel approach to the further development of hierarchically structured biomaterials. The suitability of wood as a model biomaterial as well as the effects of heat treatment on the osteoconductivity of wood was studied by placing untreated and heat‐treated (at 220 C , 200 degrees and 140 degrees for 2 h) birch implants (size 4 x 7mm) into drill cavities in the distal femur of rabbits. The follow‐up period was 4, 8 and 20 weeks in all in vivo experiments. The flexural properties of wood as well as dimensional changes and hydroxyl apatite formation on the surface of wood (untreated, 140 degrees C and 200 degrees C heat‐treated wood) were tested using 3‐point bending and compression tests and immersion in simulated body fluid. The effect of premeasurement grinding and the effect of heat treatment on the surface roughness and contour of wood were tested with contact stylus and non‐contact profilometry. The effects of heat treatment of wood on its interactions with biological fluids was assessed using two different test media and real human blood in liquid penetration tests. The results of the in vivo experiments showed implanted wood to be well tolerated, with no implants rejected due to foreign body reactions. Heat treatment had significant effects on the biocompatibility of wood, allowing host bone to grow into tight contact with the implant, with occasional bone ingrowth into the channels of the wood implant. The results of the liquid immersion experiments showed hydroxyl apatite formation only in the most extensively heat‐treated wood specimens, which supported the results of the in vivo experiments. Parallel conclusions could be drawn based on the results of the liquid penetration test where human blood had the most favorable interaction with the most extensively heat‐treated wood of the compared materials (untreated, 140 degrees C and 200 degrees C heat‐treated wood). The increasing biocompatibility was inferred to result mainly from changes in the chemical composition of wood induced by the heat treatment, namely the altered arrangement and concentrations of functional chemical groups. However, the influence of microscopic changes in the cell walls, surface roughness and contour cannot be totally excluded. The heat treatment was hypothesized to produce a functional change in the liquid distribution within wood, which could have biological relevance. It was concluded that the highly evolved hierarchical anatomy of wood could yield information for the future development of bulk bone substitutes according to the ideology of bioinspiration. Furthermore, the results of the biomechanical tests established that heat treatment alters various biologically relevant mechanical properties of wood, thus expanding the possibilities of wood as a model material, which could include e.g. scaffold applications, bulk bone applications and serving as a tool for both mechanical testing and for further development of synthetic fiber reinforced composites.

Järviruo´on polttokoe Väkiparran tilan lämpölaitoksessa

Rannoilla ja matalissa vesissä voimakkaasti levinnyt järviruoko muodostaa suuren biomassareservin, jonka suunnitelmallisella korjuulla voidaan saavuttaa monia ympäristöhyötyjä. Luonnon- ja vesienhoitotöiden kustannustehokkuutta ja kiinnostavuutta voidaan lisätä ruokomassan hyötykäytöllä. Talvella korjattavan järviruo’on yksi potentiaalinen käyttökohde on poltto energiaksi muiden korsimateriaalien tapaan. Polttokokeen tavoitteena oli testata puhtaan järviruokosilpun polttoa laitoksessa, joka soveltuu korsimateriaalien polttoon. Teknisten kokemusten lisäksi tavoitteena oli hankkia mittaustietoa järviruo’on polton päästömääristä ja savukaasujen laadusta, sekä vertailla saatuja tietoja samassa laitoksessa tehtyyn puuhakkeen polttokokeen tuloksiin. Koepoltto tehtiin Väkiparran tilan lämpölaitoksessa, jonka polttoteho on 990 kW. Polttoaineen syöttöjärjestelmä on suunniteltu huomioimaan polttoaineen laadun vaihtelut ja polttoaine siirretään varastosta pesäruuville kolakuljettimella. Savukaasujen mittauksessa sovellettiin standardin EN 13284-1 määräyksiä. Järviruoko korjattiin kaksoissilppuri –rinnekone –yhdistelmällä maaliskuun alussa 2013. Silppurin terämäärän tarve aliarvioitiin ja silpussa oli runsaasti pitkiä, jopa yli 30 cm mittaisia korsia. Leikkuupäivien kostean sään vuoksi ruoko oli kosteaa (kosteusnäytteet 24-34 %). Kokeen aikana poltettiin noin 40 kuutiota ruokosilppua ja 20 tunnin koepolton aikana tuotettiin energiaa n. 4 MW. Laitoksen vakiosäädöillä saavutettiin n. 300 kW/h teho. Syöttölaitteiden teho rajoitti suuremman polttotehon saavuttamista, koska kevyttä silppua ei pystytty toimittamaan nopeammin pesään. Pitkät korret vaikeuttivat aluksi silpun syöttöä kolakuljettimelta pesäruuville, mutta syöttö alkoi sujua sen jälkeen, kun varastossa lajiteltiin silpusta pisimmät korret pois. Ruo’on kosteus ei vaikuttanut palamistulokseen, ruokosilppu paloi pesässä hyvin eikä palamatonta ainetta jäänyt tuhkaan. Typen oksidien pitoisuudet ja hiukkaspäästöt olivat ruokoa poltettaessa samaa luokka kuin puuhakkeen poltossa ja arvot jäivät alle viitteellisten päästöraja-arvojen (Valtioneuvoston asetus 750/2013, liite 1). Ruo’on poltosta mitatut rikkidioksidin pitoisuudet ylittivät viitteelliset päästöraja-arvot ja ero puun polttoon oli selkeä. Rikkidioksidin pitoisuuksista arvioitiin olevan jonkin verran riskiä kattilan korroosiovaurioiden syntymiselle. Häkäpitoisuudet olivat ruo’on poltossa selvästi korkeammat, mutta pitoisuuksia voidaan kuitenkin pitää alhaisina. Ruokotuhkasta analysoidut metallipitoisuudet jäivät selvästi alle MMM:n asetuksen 24/11 mukaisten enimmäispitoisuuksien tuhkan käytölle metsätaloudessa. Kokeen perusteella voidaan arvioida, että ruoko sopii poltettavaksi laitoksessa, kunhan silppu on kooltaan riittävän lyhyttä. Tekninen käyttövarmuus, korroosioriskit ja rikkidioksidipäästöt huomioiden järkevä käyttötapa on kuitenkin seospoltto hakkeen kanssa. Luonnon- ja vesienhoidon sivutuotteena syntyvää ruokosilppua kannattaa kuljettaa poltettavaksi, kun kuljetusmatka on lyhyt ja kuljetus tehdään isoilla kuorma-autoilla.

Kirjallisuutta

Kirjallisuusarvostelu

Ympäristön tilan seurantaohjelma 2014

Ympäristön tilan seurannan tavoitteena on tuottaa tietoa ympäristön tilasta, sen muutoksista ja muutosten syistä. Seurannasta saatavia tietoja käytetään päätöksenteon sekä ympäristönsuojelutoimien kohdentamisen ja niiden tuloksellisuuden arvioinnin tukena. Tietoja hyödynnetään maankäytön suunnittelussa ja sen ohjauksessa sekä ympäristövaikutusten arvioinnissa. Seurantatietoja tarvitaan kansainvälisten sopimusten edellyttämiin selvityksiin ja niitä hyödynnetään tutkimuksissa. Hämeen ELY-keskuksen seurantaohjelma vuodelle 2014 perustuu ympäristöhallinnon seurantaohjelmaan vuosille 2014–2016. Se sisältää pintavesien ohella pohjavesien ja maaympäristön seurantaa. Osa seurannassa olevista vesistöistä on vaihtunut toisiin, sillä useimmista vesistöistä ei enää oteta näytteitä vuosittain vaan muutaman vuoden välein. Useimpien vesistöjen seurannassa on mukana jokin biologisen seurannan osa (kasviplankton, vesikasvit, pohjaeläimet, kalat) vesienhoitolain ja -asetuksen (vesipuitedirektiivin) mukaisesti. Pohjavesien seuranta jatkuu kolmella pohjavesiasemalla ja hydrologinen seuranta sisältää mm. vesistöjen vedenkorkeuksien, virtaamien, lämpötilojen, jäänpaksuuden sekä lumipeitteen paksuuden, haihdunnan ja roudan seurantaa. Maaympäristön seurantaan kuuluu myös useita eri seurantahankkeita. Vesienhoitolaki edellyttää, että vesienhoitoalueille laaditaan seurantaohjelmat. Niiden havaintopaikat on koottu ympäristöhallinnon seurantaohjelmasta sekä velvoitetarkkailuista. Vesienhoitoalueiden ohjelmia ei ole sisällytetty tähän monisteeseen, mutta havaintopaikkataulukoihin on merkitty, mitkä järvet ja joet kuuluvat vesienhoitoalueen seurantaan.

Yhdistetyn voima- ja kestävyysharjoittelun vaikutukset maksimaaliseen voimantuottoon, kehon koostumukseen ja taakan kantamiseen

Varusmiesten peruskoulutuskauden aikana koulutettavien maksimaalinen hapenottokyky paranee ja elimistön rasvan määrä vähenee. Kestävyyssuorituskyvyn nousu ja kehon koos-tumuksen muutokset ovat sitä myönteisemmät, mitä huonommassa fyysisessä kunnossa va-rusmies on palveluksen alussa ja mitä alhaisempi on palvelusta edeltävä liikunta-aktiivisuus. Voimaominaisuuksien kehittymisen osalta peruskoulutuskauden kestävyyspainotteinen soti-laskoulutus saattaa osittain estää voima- sekä kestävyysharjoittelun spesifiset vaikutukset. Erikoiskoulutuskauden aikana toteutettu koulutussuunnitelmien mukainen fyysinen harjoitte-lu ei yleisesti paranna voimaominaisuuksia. Tämä tutkimus on ensimmäinen Suomessa tehty kenttätutkimus, jossa tarkastellaan suoma-laisten varusmiesten erikoiskoulutuskauden koulutukseen lisätyn voimaharjoittelun vaikutus-ta maksimaaliseen voimantuottoon, kehon koostumukseen ja taakan kantamiseen. Tuloksia voidaan soveltaa pohdittaessa maavoimien jalkaväkisotilaalle asetettavia fyysisiä vaatimuk-sia, koulutettavien valintaa eri tehtäviin, eri koulutuskausien liikuntakoulutuksen rakennetta ja kannettavan taakan massan vaikutusta sotilaan kuormittumiseen ja toimintakykyyn taiste-lukentällä. Tutkimusjoukko (n=25) koostui vapaaehtoisista Kaartin Jääkärirykmentin varusmiehistä. Kontrolliryhmä (n=12) harjoitteli erikoiskoulutuskauden koulutussuunnitelman mukaisia harjoitteita. Koeryhmän (n=13) erikoiskoulutuskauden koulutukseen lisättiin kahdeksan vii-kon ajan, kaksi kertaa viikossa, toteutettu voimaharjoittelu. Alkumittaukset suoritettiin eri-koiskoulutuskauden alussa ja loppumittaukset erikoiskoulutuskauden lopussa. Muuttujina käytettiin yläraajojen, keskivartalon ja alaraajojen maksimaalista voimantuottoa, kehon koos-tumuksen muutoksia ja kahden mailin taakkajuoksua. Koeryhmän yläraajojen maksimaalisessa voimantuotossa ei havaittu muutoksia. Kontrolli-ryhmän yläraajojen maksimaalisen voimantuotto kasvoi 990 ± 320 N  1140 ± 360 N, p<0,05. Koeryhmän vatsalihasten maksimaalisen voimantuotto kasvoi 3260 ± 510 N  3740 ± 750 N, p<0,05. Selkälihasten maksimaalinen voimantuotto laski molempien ryhmien osalta, koeryhmä 4290 ± 990 N  3570 ± 480 N, p<0,01 ja kontrolliryhmä 3920 ± 720 N  3410 ± 530 N, p<0,05. Molempien ryhmien alaraajojen maksimaalinen voimantuotto laski, koeryhmä 5250 ± 1110 N  4290 ± 720 N, p<0,001, kontrolli 5170 ± 1050 N  4330 ± 1230 N, p<0,05. Kahden mailin taakkajuoksun suoritusajan muutos oli erittäin merkitsevä. Koeryhmä 1162 ± 116 s  1047 ± 81 s, p<0,001 ja kontrolliryhmä 1142 ± 95 s  1035 ± 819 s, p<0,001. Kehon rasvaprosentin ja kahden mailin taakkajuoksuun käytetyn suoritus-ajan välillä havaittiin loppumittauksissa koeryhmän osalta positiivinen korrelaatio r =0,65*, p≤0,05. Kehon koostumuksen muutosten tai voimantuoton muutosten ja taakkajuoksun muu-tosten välillä ei havaittu yhteyttä. Varusmiespalveluksen erikoiskoulutuskauden aikana toteutetun yhdistetyn voima- ja kestä-vyysharjoittelun harjoitusvaikutuksiin saattaa vaikuttaa erikoiskoulutuskauden kestävyyspai-notteinen koulutus, harjoittelun kokonaisvolyymi ja puutteellinen palautuminen. Nämä saat-tavat johtaa ylirasitustilaan ja siten haitata optimaalista voimantuoton kasvua. Koulutettavien yksilölliset fysiologiset ominaisuudet tulee huomioida yksityiskohtaisemmin ja yksilölli-semmin erikoiskoulutuskauden harjoittelun optimoinnissa. Fyysisten ominaisuuksien kehit-tämisessä tulee entistä tarkemmin huomioida palveluksen kokonaiskuormittavuus, voima- ja kestävyysominaisuuksien tasapainoinen ja nousujohteinen kehittäminen sekä laadukas palau-tuminen.

De potissimis fluviorum universi orbis

Variantti C.