The Dynamic Analysis of a Human Skeleton Using the Flexile Multibody Simulation Approach

The human motion study, which relies on mathematical and computational models ingeneral, and multibody dynamic biomechanical models in particular, has become asubject of many recent researches. The human body model can be applied to different physical exercises and many important results such as muscle forces, which are difficult to be measured through practical experiments, can be obtained easily. In the work, human skeletal lower limb model consisting of three bodies in build using the flexible multibody dynamics simulation approach. The floating frame of reference formulation is used to account for the flexibility in the bones of the human lower limb model. The main reason of considering the flexibility inthe human bones is to measure the strains in the bone result from different physical exercises. It has been perceived the bone under strain will become stronger in order to cope with the exercise. On the other hand, the bone strength is considered and important factors in reducing the bone fractures. The simulation approach and model developed in this work are used to measure the bone strain results from applying raising the sole of the foot exercise. The simulation results are compared to the results available in literature. The comparison shows goof agreement. This study sheds the light on the importance of using the flexible multibody dynamic simulation approach to build human biomechanical models, which can be used in developing some exercises to achieve the optimalbone strength.

A multibody dynamic model of the cross-country ski-skating technique

The objective of this thesis is the development of a multibody dynamic model matching the observed movements of the lower limb of a skier performing the skating technique in cross-country style. During the construction of this model, the formulation of the equation of motion was made using the Euler - Lagrange approach with multipliers applied to a multibody system in three dimensions. The description of the lower limb of the skate skier and the ski was completed by employing three bodies, one representing the ski, and two representing the natural movements of the leg of the skier. The resultant system has 13 joint constraints due to the interconnection of the bodies, and four prescribed kinematic constraints to account for the movements of the leg, leaving the amount of degrees of freedom equal to one. The push-off force exerted by the skate skier was taken directly from measurements made on-site in the ski tunnel at the Vuokatti facilities (Finland) and was input into the model as a continuous function. Then, the resultant velocities and movement of the ski, center of mass of the skier, and variation of the skating angle were studied to understand the response of the model to the variation of important parameters of the skate technique. This allowed a comparison of the model results with the real movement of the skier. Further developments can be made to this model to better approximate the results to the real movement of the leg. One can achieve this by changing the constraints to include the behavior of the real leg joints and muscle actuation. As mentioned in the introduction of this thesis, a multibody dynamic model can be used to provide relevant information to ski designers and to obtain optimized results of the given variables, which athletes can use to improve their performance.

Lymph node transfer in the treatment of postmastectomy lymphedema

Background: Lymphedema is a debilitating disorder with few treatment options. Clinical studies have shown that microvascular lymph node transfer may improve the lymphatic function of the affected limb. This study provides information about the clinical efficacy and safety of this procedure. Further, the biological background of this technique is clarified with an analysis of postoperative production of lymphatic growth factors and cytokines related to lymphangiogenesis. Patients and Methods: The effect of lymph node transfer to recipient and donor sites was analyzed with lymphoscintigraphy, limb circumference measurements, and appearance of clinical symptoms. Axillary seroma samples were analyzed from four patient groups: Axillary lymph node removal (ALND), Microvascular breast reconstruction (BR), lymph node transfer (LN) and combined lymph node transfer and breast reconstruction (LN-BR). Results: The postoperative lymphatic transport index was improved in 7/19 patients. Ten patients were able to reduce or discontinue compression therapy 6 - 24 months postoperatively. The donor lower limb lymphatic flow was slightly impaired (Ti >10) in 2 patients. No donor site lymphedema symptoms appeared during the 8 – 56-month follow-up. A high concentration of the VEGF-C protein was detected in the seroma fluid of all flap transfer groups. The concentration of the anti-inflammatory and anti-fibrotic cytokine IL-10 was increased in the LN-BR group samples when compared to the ALND or BR group. Conclusions: According to this preliminary study, the lymph node transfer seems to be beneficial for the lymphedema patients. However, a randomized study comparing the effect of BR and LN-BR is needed to evaluate the clinical efficacy of lymph node transfer. In addition, the effect of this surgery on the donor site needs to be studied further. The clinical effects of the lymph node transfer might be partly mediated by increased production of the lymphangiogenic growth factor (VEGF-C) as well as the anti-fibrotic cytokine (IL-10).

Hoitoketjun kustannukset perusterveydenhuollosta erikoissairaanhoitoon: Case Lappeenranta ja Imatra

Työn tavoitteena oli selvittää perusterveydenhuollon ja erikoissairaanhoidon välillä kulkevien lappeenrantalaisten (34 potilasta) ja imatralaisten (20 potilasta) hoitoketjun kustannukset ja hoitoajat, sekä analysoida niitä. Kustannusten ja hoitoketjun läpimenoaikojen esittämisessä käytettiin kustannuskertymäajattelua. Tutkimuksessa tutkittiin prosessien ohjauksen ja toiminnanohjauksen teoriaa sekä terveydenhuollossa että teollisuudessa, ja kustannuslaskennan perusteita. Huomattiin, että erityisesti lean -ajattelua voidaan käyttää myös terveydenhuollossa ja hoitoketjuja tarkasteltaessa. Empiirisessä osuudessa tarkasteltiin Lappeenrannan ja Imatran tutkittavien kolmen potilasryhmän kustannuksia ja hoitoaikoja kustannuskertymäkäyrien avulla. Tarkastelussa olivat kaupunkien ja potilasryhmien maksimi-, minimi- ja mediaanikustannuspotilaan hoitoketjun kustannukset ja läpimenoajat. Keskeisenä tuloksena havaittiin, että perusterveydenhuollon osuus kustannuksista oli suuri etenkin potilailla, joilla oli pitkä läpimenoaika hoitoketjussa, sillä hoitoaika painottui tällöin terveyskeskussairaalaan. Hyvin lyhyen läpimenoajan potilailla taas erikoissairaanhoidon osuus kustannuksista oli suurempi, mutta tällaiset potilaat olivat lähinnä minimi-, tai korkeintaan mediaanikustannuspotilaita. Päiväkohtainen kustannus havaittiin erikoissairaanhoidossa korkeammaksi, mutta perusterveydenhuollon terveyskeskussairaalahoito nousi maksimikustannuspotilailla aina selvästi suurimmaksi kustannuksen aiheuttajaksi. Havaittiin myös, että potilaiden lyhyt keskussairaalahoito ei takaa alentuneita hoitoketjun kokonaiskustannuksia. Työssä havaittiin, että perusterveydenhuollon toimivuus on koko terveydenhuollon toimivuuden ja tuottavuuden selkäranka. Erityisesti keskeisiä osia, mihin tulee kiinnittää huomiota hoitoketjussa, ovat potilaan sijoittaminen oikeinkeskussairaalahoitoon tultaessa ja sieltä lähdettäessä. Muun muassa näillä tavoilla voidaan karsia potilaiden ylipitkiä hoitojaksoja perusterveydenhuollossa tai potilaan jäämistä kiertämään hoitoketjuun.

Kehityskeskustelujen kehittäminen ja mandollisuudet Case: Oy Sinebrychoff Ab / Kerava

Tutkielman tarkoituksena on kehittää kehityskeskusteluja ja selvittää niiden mahdollisuudet kiinteänä osana johtamisjärjestelmää. Tutkielman kohdeyritys on Oy Sinebrychoff Ab Keravalla. Tavoitteena on tutkia kehityskeskustelujen toimivuutta eri yritystasoilla, uuden tietokonejärjestelmä Arkin toimivuutta kehityskeskusteluiden työkaluna sekä hankkia kokemuksia kehityskeskusteluiden toimivuudesta ennen ja nyt. Tutkimusmenetelmänä käytettiin kvalitatiivista teemahaastattelua. Haastattelujen suorien lainausten kautta annetaan myös lukijalle mahdollisuus pohtia tutkimusongelmien ratkaisuja. Kehityskeskustelut toimivat vaihtelevasti eri yritystasoilla. Ylempien toimihenkilöiden ja toimihenkilöiden kohdalla kehityskeskustelujen tarkoitus ymmärretään ja sen mahdollisuudettiedostetaan toisin, kun mitä alemmas yritystasoilla mennään. Näissä henkilöstöryhmissä suhtautuminen keskusteluihin haastattelujen perusteella on jonkin verran negatiivisempaa.

Germination : a means to improve the functionality of oat

Selostus: Idättämällä voi muokata kaurasta uudenlaisia elintarvikeraaka-aineita

Contact Center Functionality - Collecting and Prioritizing Features of Modern Contact Center.

Tässä diplomityössä pohditaan call centereiden asemaa tämän päivän palveluympäristössä ja myöskin call centereiden tulevaisuutta contact centereinä. Tämä työ tutkii kuinka asiakastarpeita ja uusia toiminnallisuuksia voidaan etsiä olemassaolevaan, mutta vielä keskeneräiseen call center tuotteeseen. Tutkimus on tehty lukemalla artikkeleita ja kirjoja tulevaisuuden contact centereistä, haastattelemalla asiakkaita ja järjestämällä ideointisessio yrityksen asiantuntijoille. Näin saadut tulokset priorisoitiin tätä tarkoitusta varten kehitellyllä matriisilla. Lopullisena tuloksena on lista toiminnallisuuksista tärkeysjärjestyksessä ja tuote roadmap kaikkein tärkeimmistä toiminnallisuuksista. Tämä roadmap antaa tuotekehitykselle ehdotuksen mitä tulisi implementoida nykyiseen tuotteeseen ja mitkä ovat prioriteetit. Tässä työssä pohdiskellaan myös tuotteen modulaarista rakennetta.

Simuloinnin hyödyntäminen ajoneuvon kestoikäanalyysissä

Diplomityö tehtiin Patria Land & Armament Oy:n toimeksiannosta. Patria Land & Armament Oy:n tuotteisiin kuuluvat vaativiin maasto-olosuhteisiin soveltuvat sotilasajoneuvot. Tuotesuunnittelussa otetaan huomioon ajoneuvon koko elinkaari, joten väsymismitoitus ja kestoikäanalyysit ovat suunnittelun tärkeitä osa-alueita. Kestoikäanalyysit ovat perinteisesti pohjautuneet mittausten avulla määritettyyn jännityshistoriaan. Työn tavoitteena oli tutkia tietokonesimuloinnin soveltuvuutta maastoajoneuvon jännityshistorian määrittämiseen. Selvityksen perusteella muodostettiin kohdeyrityksen tarpeisiin soveltuva ja kestoikäanalyysiä helpottava simulointiympäristö. Tietokonesimuloinnin tuloksien tarkkuutta tutkittiin mittaamalla todellisen ajoneuvon käyttäytymistä. Simulointiympäristö toteutettiin analysoimalla joustavia kappaleita ADAMS dynamiikkaohjelmistolla. Kappaleiden joustavuus mallinnettiin kelluvan koordinaatiston menetelmällä ja siihen käytettiin PATRAN/NASTRAN elementtimenetelmäohjelmistoa. Simulointiympäristön toimivuus testattiin case-esimerkin avulla. Esimerkissä tutkittiin AMV:n alatukivarren rasituksia. Tuloksista havaittiin, että simuloimalla on mahdollista tuottaa maastoajoneuvon rakenteiden jännityshistoria. Eri parametrien tutkiminen onnistuu vaivattomasti, mutta simuloimalla määritetyn kestoiän absoluuttisiin arvoihin tulee suhtautua varauksella.

Non-resorbable glass fibre-reinforced composite with porous surface as bone substitute material: Experimental studies in vitro and in vivo focused on bone-implant interface

The development of load-bearing osseous implant with desired mechanical and surface properties in order to promote incorporation with bone and to eliminate risk of bone resorption and implant failure is a very challenging task. Bone formation and resoption processes depend on the mechanical environment. Certain stress/strain conditions are required to promote new bone growth and to prevent bone mass loss. Conventional metallic implants with high stiffness carry most of the load and the surrounding bone becomes virtually unloaded and inactive. Fibre-reinforced composites offer an interesting alternative to metallic implants, because their mechanical properties can be tailored to be equal to those of bone, by the careful selection of matrix polymer, type of fibres, fibre volume fraction, orientation and length. Successful load transfer at bone-implant interface requires proper fixation between the bone and implant. One promising method to promote fixation is to prepare implants with porous surface. Bone ingrowth into porous surface structure stabilises the system and improves clinical success of the implant. The experimental part of this work was focused on polymethyl methacrylate (PMMA) -based composites with dense load-bearing core and porous surface. Three-dimensionally randomly orientated chopped glass fibres were used to reinforce the composite. A method to fabricate those composites was developed by a solvent treatment technique and some characterisations concerning the functionality of the surface structure were made in vitro and in vivo. Scanning electron microscope observations revealed that the pore size and interconnective porous architecture of the surface layer of the fibre-reinforced composite (FRC) could be optimal for bone ingrowth. Microhardness measurements showed that the solvent treatment did not have an effect on the mechanical properties of the load-bearing core. A push-out test, using dental stone as a bone model material, revealed that short glass fibre-reinforced porous surface layer is strong enough to carry load. Unreacted monomers can cause the chemical necrosis of the tissue, but the levels of leachable resisidual monomers were considerably lower than those found in chemically cured fibre-reinforced dentures and in modified acrylic bone cements. Animal experiments proved that surface porous FRC implant can enhance fixation between bone and FRC. New bone ingrowth into the pores was detected and strong interlocking between bone and the implant was achieved.

Survival and Quality of Life among Patients with Severe Lower Extremity Peripheral Arterial Disease

Lower extremity peripheral arterial disease (PAD) is associated with decreased functional status, diminished quality of life (QoL), amputation, myocardial infarction, stroke, and death. Nevertheless, public awareness of PAD as a morbid and mortal disease is low. The aim of this study was to assess the incidence of major lower extremity amputation due to PAD, the extent of reamputations, and survival after major lower extremity amputation (LEA) in a population based PAD patient cohort. Furthermore, the aim was to assess the functional capacity in patients with LEA, and the QoL after lower extremity revascularization and major amputation. All 210 amputees due to PAD in 1998–2002 and all 519 revascularized patients in 1998–2003 were explored. 59 amputees alive in 2004 were interviewed using a structured questionnaire of QoL. Two of each amputee age-, gender- and domicile-matched controls filled in and returned postal self-administered QoL questionnaire as well as 231 revascularized PAD patients (the amount of these patients who engaged themselves to the study), and one control person for each patient completed postal self-administered QoL questionnaire. The incidence rate of major LEA was 24.1/100 000 person-years and it was considerably high during the years studied. The one-month mortality rate was 21%, 52% at one-year, and the overall mortality rate was 80%. When comparing the one-year mortality risk of amputees, LEAs were associated with a 7.4-fold annual mortality risk compared with the reference population in Turku. Twenty-two patients (10%) had ipsilateral transversions from BK to AK amputation. Fifty patients (24%) ended up with a contralateral major LEA within two to four amputation operations. Three bilateral amputations were performed at the first major LEA operation. Of the 51 survivors returning home after their first major LEA, 36 (71%) received a prosthesis; (16/36, 44%) and were able to walk both in- and outdoors. Of the 68 patients who were discharged to institutional care, three (4%) had a prosthesis one year after LEA. Both amputees and revascularized patients had poor physical functioning and significantly more depressive symptoms than their controls. Depressive symptoms were more common in the institutionalized amputees than the home-dwelling amputees. The surviving amputees and their controls had similar life satisfaction. The amputees felt themselves satisfied and contented, whether or not they lived in long-term care or at home. PAD patients who had undergone revascularizations had poorer QoL than their controls. The revascularized patients’ responses on their perceived physical functioning gave an impression that these patients are in a declining life cycle and that revascularizations, even when successful, may not be sufficient to improve the overall function. It is possible that addressing rehabilitation issues earlier in the care may produce a more positive functional outcome. Depressive symptoms should be recognized and thoroughly considered at the same time the patients are recovering from their revascularization operation. Also primary care should develop proper follow-up, and community organizations should have exercise groups for those who are able to return home, since they very often live alone. In rehabilitation programs we should consider not only physical disability assessment but also QoL.

Palveluliiketoimintamallin kehittäminen teolliselle laitetoimittajalle

Tässä tutkimuksessa käsitellään teollisuuden palveluliiketoimintaa. Yritykset ovat perinteisesti saavuttaneet kilpailuetua markkinoilla tuottamalla teknisesti innovatiivisia koneita ja laitteita, mutta viime vuosien aikana yritykset ovat havainneet tarpeen myös palveluliiketoiminnan kehitykselle. Kohdeyrityksenä on teollisuudelle korkealuokkaisia mittalaitteita kehittävä ja valmistava yritys. Tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää uusi innovatiivinen vuokraukseen perustuva palveluliiketoimintamalli perinteisen hankinnan sijaan. Olennaisena osana uuteen palveluliiketoimintamalliin liittyi myös tuotteen elinkaarikustannusten selvittäminen ja laskeminen. Toisena tutkimuksen kohteena oli selvittää semi-kvalitatiivisen kyselytutkimuksen avulla, miten yrityksen asiakkaat ja henkilökunta näkevät palveluiden tuottamisen nykytilan ja mitä haasteita palveluliiketoimintaan siirtyminen aiheuttaa organisaatiolle. Työn teoriaosuudessa käsiteltiin palveluliiketoimintaa eri näkökulmista, palvelun laadun muodostumista sekä uuden liiketoimintamallin kehittämistä Osterwalderin Canvas mallin avulla. Lisäksi käsiteltiin elin-kaarilaskennan soveltamista palveluliiketoiminnassa sekä eri investointimalleja teollisiin palveluihin. Kyselytutkimuksen tulosten perusteella asiakkaiden ja yrityksen henkilökunnan näkemykset erosivat palvelun laadun ja prosessien nykytilasta. Asiakkaat arvostivat palvelut paremmalle tasolle kuin henkilökunta. Tulosten perusteella yrityksen olisi kohdennettava resursseja sisäisten prosessien parantamiseen ja kehitettävä organisaatiota enemmän palveluorientoituneeksi. Tuotteen elinkaarikustannukset onnistuttiin selvittämään hyvin ja niiden avulla pystyttiin luomaan sekä yritykselle kannattava että asiakkaille houkutteleva palveluliiketoimintamalli, jonka avulla yrityksen on mahdollista palvella asiakkaitaan entistä paremmin.

Effects of a Financial Transaction Tax - Do Transaction Costs Lower Volatility?: A Literature Review

In this literature review the theorethical framework of Financial transaction taxes and their assumed effect on market volatility is assessed. The empirical evidence from various studies is compared against the theory and a simple empirical review of the Finnish stock market is conducted. The findings implicate that financial transaction taxes can not reduce volatility and their actual effect on markets is dependend by many other factors as well. Some evidence even suggests that transactions taxes may actually raise volatility.

Silloitushitsauksen robotisointi

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia ja selvittää kuormakoneen takarunkorakenteen silloitushitsauksen robotisointia. Työ päätettiin rajata koskemaan vain tiettyä moduulia takarungosta. Työssä kartoitettiin tarvittava laitteisto, selvitettiin runkomoduulin silloitusajat sekä arvioitiin investoinnin kannattavuutta. Silloituksen suorittavan järjestelmän vaatimuksena oli, että sen tulee asettaa osat paikoilleen hitsauskiinnittimeen ja tehdä tarvittavat silloitushitsaukset automaattisesti. Sopivaksi laitteistoksi osoittautui taloudellisuuden ja toiminnallisuuden näkökulmasta yhdestä kappaleenkäsittely- sekä hitsausrobotista muodostuva järjestelmä. Kappaleenkäsittelijän ohjauksessa käytetään konenäköä sekä osien paikannuksessa että laadunvarmistuksessa. Robotit liikkuvat yhteisellä lineaariradalla, jonka rinnalla on kappaleenkäsittelylaitteistoja hitsauskiinnittimineen. Robotisoinnin käyttöönotolla yhden takarungon moduulien kokoonpanoon ja silloitukseen käytettävä aika pienenee alle puoleen manuaaliseen työhön verrattuna. Näin saavutetaan merkittäviä kustannussäästöjä. Lisäksi hitsauskiinnittimet voivat olla verrattain yksinkertaisia manuaalityöhön verrattuna, jolloin myös säästetään työkaluinvestoinneissa. Robotisointiprojektin jatkotoimenpiteitä ovat laajamittaiset tuotantosimulaatiot layoutin, laitteiston sekä työkiertojen tarkaksi määrittämiseksi. Lisäksi itse tuotetta on muokattava paremmin robottisilloitukseen sopivaksi.

Paper for printed electronics and functionality

Mass-produced paper electronics (large area organic printed electronics on paper-based substrates, “throw-away electronics”) has the potential to introduce the use of flexible electronic applications in everyday life. While paper manufacturing and printing have a long history, they were not developed with electronic applications in mind. Modifications to paper substrates and printing processes are required in order to obtain working electronic devices. This should be done while maintaining the high throughput of conventional printing techniques and the low cost and recyclability of paper. An understanding of the interactions between the functional materials, the printing process and the substrate are required for successful manufacturing of advanced devices on paper. Based on the understanding, a recyclable, multilayer-coated paper-based substrate that combines adequate barrier and printability properties for printed electronics and sensor applications was developed in this work. In this multilayer structure, a thin top-coating consisting of mineral pigments is coated on top of a dispersion-coated barrier layer. The top-coating provides well-controlled sorption properties through controlled thickness and porosity, thus enabling optimizing the printability of functional materials. The penetration of ink solvents and functional materials stops at the barrier layer, which not only improves the performance of the functional material but also eliminates potential fiber swelling and de-bonding that can occur when the solvents are allowed to penetrate into the base paper. The multi-layer coated paper under consideration in the current work consists of a pre-coating and a smoothing layer on which the barrier layer is deposited. Coated fine paper may also be used directly as basepaper, ensuring a smooth base for the barrier layer. The top layer is thin and smooth consisting of mineral pigments such as kaolin, precipitated calcium carbonate, silica or blends of these. All the materials in the coating structure have been chosen in order to maintain the recyclability and sustainability of the substrate. The substrate can be coated in steps, sequentially layer by layer, which requires detailed understanding and tuning of the wetting properties and topography of the barrier layer versus the surface tension of the top-coating. A cost competitive method for industrial scale production is the curtain coating technique allowing extremely thin top-coatings to be applied simultaneously with a closed and sealed barrier layer. The understanding of the interactions between functional materials formulated and applied on paper as inks, makes it possible to create a paper-based substrate that can be used to manufacture printed electronics-based devices and sensors on paper. The multitude of functional materials and their complex interactions make it challenging to draw general conclusions in this topic area. Inevitably, the results become partially specific to the device chosen and the materials needed in its manufacturing. Based on the results, it is clear that for inks based on dissolved or small size functional materials, a barrier layer is beneficial and ensures the functionality of the printed material in a device. The required active barrier life time depends on the solvents or analytes used and their volatility. High aspect ratio mineral pigments, which create tortuous pathways and physical barriers within the barrier layer limit the penetration of solvents used in functional inks. The surface pore volume and pore size can be optimized for a given printing process and ink through a choice of pigment type and coating layer thickness. However, when manufacturing multilayer functional devices, such as transistors, which consist of several printed layers, compromises have to be made. E.g., while a thick and porous top-coating is preferable for printing of source and drain electrodes with a silver particle ink, a thinner and less absorbing surface is required to form a functional semiconducting layer. With the multilayer coating structure concept developed in this work, it was possible to make the paper substrate suitable for printed functionality. The possibility of printing functional devices, such as transistors, sensors and pixels in a roll-to-roll process on paper is demonstrated which may enable introducing paper for use in disposable “onetime use” or “throwaway” electronics and sensors, such as lab-on-strip devices for various analyses, consumer packages equipped with product quality sensors or remote tracking devices.