Flexible Multibody Simulation Approach in the Dynamic Analysis of Bone Strains Activity

The objective of this study is to show that bone strains due to dynamic mechanical loading during physical activity can be analysed using the flexible multibody simulation approach. Strains within the bone tissue play a major role in bone (re)modeling. Based on previous studies, it has been shown that dynamic loading seems to be more important for bone (re)modeling than static loading. The finite element method has been used previously to assess bone strains. However, the finite element method may be limited to static analysis of bone strains due to the expensive computation required for dynamic analysis, especially for a biomechanical system consisting of several bodies. Further, in vivo implementation of strain gauges on the surfaces of bone has been used previously in order to quantify the mechanical loading environment of the skeleton. However, in vivo strain measurement requires invasive methodology, which is challenging and limited to certain regions of superficial bones only, such as the anterior surface of the tibia. In this study, an alternative numerical approach to analyzing in vivo strains, based on the flexible multibody simulation approach, is proposed. In order to investigate the reliability of the proposed approach, three 3-dimensional musculoskeletal models where the right tibia is assumed to be flexible, are used as demonstration examples. The models are employed in a forward dynamics simulation in order to predict the tibial strains during walking on a level exercise. The flexible tibial model is developed using the actual geometry of the subject’s tibia, which is obtained from 3 dimensional reconstruction of Magnetic Resonance Images. Inverse dynamics simulation based on motion capture data obtained from walking at a constant velocity is used to calculate the desired contraction trajectory for each muscle. In the forward dynamics simulation, a proportional derivative servo controller is used to calculate each muscle force required to reproduce the motion, based on the desired muscle contraction trajectory obtained from the inverse dynamics simulation. Experimental measurements are used to verify the models and check the accuracy of the models in replicating the realistic mechanical loading environment measured from the walking test. The predicted strain results by the models show consistency with literature-based in vivo strain measurements. In conclusion, the non-invasive flexible multibody simulation approach may be used as a surrogate for experimental bone strain measurement, and thus be of use in detailed strain estimation of bones in different applications. Consequently, the information obtained from the present approach might be useful in clinical applications, including optimizing implant design and devising exercises to prevent bone fragility, accelerate fracture healing and reduce osteoporotic bone loss.

An IP capable data link layer protocol for narrow band half-duplex packet data radio networks

The wide adaptation of Internet Protocol (IP) as de facto protocol for most communication networks has established a need for developing IP capable data link layer protocol solutions for Machine to machine (M2M) and Internet of Things (IoT) networks. However, the wireless networks used for M2M and IoT applications usually lack the resources commonly associated with modern wireless communication networks. The existing IP capable data link layer solutions for wireless IoT networks provide the necessary overhead minimising and frame optimising features, but are often built to be compatible only with IPv6 and specific radio platforms. The objective of this thesis is to design IPv4 compatible data link layer for Netcontrol Oy's narrow band half-duplex packet data radio system. Based on extensive literature research, system modelling and solution concept testing, this thesis proposes the usage of tunslip protocol as the basis for the system data link layer protocol development. In addition to the functionality of tunslip, this thesis discusses the additional network, routing, compression, security and collision avoidance changes required to be made to the radio platform in order for it to be IP compatible while still being able to maintain the point-to-multipoint and multi-hop network characteristics. The data link layer design consists of the radio application, dynamic Maximum Transmission Unit (MTU) optimisation daemon and the tunslip interface. The proposed design uses tunslip for creating an IP capable data link protocol interface. The radio application receives data from tunslip and compresses the packets and uses the IP addressing information for radio network addressing and routing before forwarding the message to radio network. The dynamic MTU size optimisation daemon controls the tunslip interface maximum MTU size according to the link quality assessment calculated from the radio network diagnostic data received from the radio application. For determining the usability of tunslip as the basis for data link layer protocol, testing of the tunslip interface is conducted with both IEEE 802.15.4 radios and packet data radios. The test cases measure the radio network usability for User Datagram Protocol (UDP) based applications without applying any header or content compression. The test results for the packet data radios reveal that the typical success rate for packet reception through a single-hop link is above 99% with a round-trip-delay of 0.315s for 63B packets.

High speed release -mittausmenetelmän käyttäminen tarralaminaattiprosessin ohjaukses

Työn tavoitteena oli tutkia HSR(High Speed Release)-mittausmenetelmän käyttämistä tarralaminaattiprosessin ohjauksessa UPM Raflatacissa. Nykyisin käytössä olevaan LSR(Low Speed Release)-menetelmään verrattuna HSR-menetelmä kuvaa paremmin tarralaminaatin jatkojalostuksessa sekä etiketöinnissä tapahtuvaa irrotustyötä. Lisäksi työssä tutkittiin irrotusnopeuden vaikutusta HSR-arvoon. Työn kirjallisuusosassa perehdyttiin tarralaminaatin rakenteeseensekä valmistusprosessiin. Koska silikonin valinnalla on merkittävä vaikutus tarralaminaatin releasearvoon, kirjallisessa osassa syvennytään tarkastelemaan tarralaminaatin valmistuksessa käytettyjä silikoneja sekänäiden rakennetta. Kirjallisuusosassa on myös käsitelty muita releasetasoon vaikuttavia tekijöitä. Työn kokeellisessa osassa oli tarkoituksena tutkia HSR-mittausmenetelmän käytettävyyttä tarralaminaatin prosessinohjauksessa. Tätä tutkittiin selvittämällä nykyisin käytössä olevan LSR-menetelmän sekä HSR-menetelmän välistä korreloituvuutta. Mikäli näidenvälillä olisi korreloituvuutta, voitaisiin prosessinohjauksessa ajatella siirtyvän HSR-mittaukseen. Korrelaatiota näiden kahden menetelmän välille ei kuitenkaan löydetty. Työssä tutkittiin myös irrotusnopeuden vaikutusta tuotteen HSR-arvoon. Testeihin valittiin useita eri tuotteita useilta tuotantolaitoksilta. Kaikilla näillä tuotteilla releasearvo kasvoi irrotusnopeutta lisättäessä. Lisäksi työssä määritettiin uudet HSR-spesifikaatiot tietyille tuotteille. Kaikille UPM Raflatacin tuotteille on määritetty LSRspesifikaatiot, HSR-spesifikaatiot on asetettu vain tietyille tuotteille.

Tiivispaperin rasvanläpäisyn luonnehtiminen

Työn tavoitteena oli kehittää Metsä Tissue Oyj:n Mäntän tehtaille uusi testimenetelmä leivinpaperin rasvanläpäisyn mittaamiseen. Uudella testimenetelmällä korvataan kaksi nykyisistä testimenetelmistä, jotka ovat aikaa vieviä ja epäluotettavia. Uudelta menetelmältä vaaditaan lyhyttä kestoa, hyvää toistettavuutta ja luotettavuutta sekä korreloivuutta nykyisiin testimenetelmiin. Nykyisissä testeissä leivinpaperilla paistetaan sikaa ja kanaa uunissa, jonka jälkeen tarkastetaan leivinpaperin läpäisseen rasvan määrää leivinpaperin alla olleen lautasen puhtauden perusteella. Sikatesti on huomattavasti kriittisempi kuin kanatesti, joten tässä työssä keskitytään sikatestin korvaamiseen uudella testimenetelmällä. Työn kirjallisuusosassa perehdyttiin rasvatiiviisiin papereihin, niiden valmistukseen ja ominaisuuksiin. Lähinnä keskityttiin tiivispaperin valmistukseen ja sen silikonointiin. Lisäksi esitettiin rasvanläpäisyn mekanismeja ja niihin vaikuttavia tekijöitä sekä rasvanläpäisyn mittaamiseen kehitettyjä menetelmiä. Kokeellisen osan alussa tehtiin esikokeita olemassa olevilla testeillä, kuten Helga- ja Tappi-rasvatiiveystestillä, DIN 53116 standardin mukaisella menetelmällä sekä DPM menetelmällä. Esikokeiden tarkoituksena oli selvittää missä määrin sikatesti korreloi muiden testimenetelmien kanssa. Näistä menetelmistä ei löydetty korrelaatiota sikatestiin, joten kehitettiin aivan uusi testimenetelmä. Kokeellisessa osassa tutkittiin sikatestissä leivinpaperin pidättämiä ja läpäisemiä aineita. Testeissä huomattiin, että leivinpaperin läpäisseet aineet olivat pääosin vesiliukoisia proteiineja. Leivinpaperin pidättämässä aineessa oli vettä, vesiliukoista proteiineja ja rasvaa, siasta riippuen hyvinkin erilaisissa suhteissa. Täten todettiin sikatestin huono toistettavuus ja luotettavuus. Uudessa testimenetelmässä leivinpaperia ja sen päällä olevaa koeainetta puristetaan määrätyllä paineella määrätyssä lämpötilassa, jonka jälkeen leivinpaperin läpäissyt rasva havainnoidaan leivinpaperin alla olevasta indikaattoripaperista. Lopuksi lasketaan tietynkokoisten läpimenotahrojen lukumäärän perusteella näytteelle rasvan läpäisyindeksi. Uusi menetelmä korreloi sekä sika- että kanatestin kanssa.

Robots and robotic systems for the electronics and telecommunication industry

Tämä diplomityö tutkii elektroniikka- ja telekommunikaatioteollisuutta sekä siihen läheisesti liittyviä robotteja ja robottijärjestelmiä. Tavoitteena on määrittää E&T-teollisuuden prosesseihin soveltuvien robottien testausmenetelmä. Tavoitteena on myös selvittää kahden ABB:n robotin soveltuvuutta E&T-teollisuuden tarpeisiin. Muutamia systemaattisia valmistusjärjestelmien suunnitteluun soveltuvia menetelmiä ja apuvälineitä on myös käsitelty. Alussa työ keskittyy elektroniikka- ja telekommunikaatioteollisuuden nykytilan tutkimiseen sekä siellä vallitsevien ja ennustettujen trendien kartoitukseen. Kohdat “Collaborative manufacturing” ja E&T-teollisuuden valmistusjärjestelmille asettamat vaatimukset käydään yksityiskohtaisesti läpi. Tutkimuksen pääkohteina ovat robotit, erityisesti ABB:n IRB 140 ja IRB 340 sekä robottien testausmenetelmän määrittäminen. Työssä käydään läpi IRB 340:llä suoritetut testit, jotka tehtiin sekä konenäköjärjestelmää apuna käyttäen että ilman. Myös TTKK:lla suoritetut robottitestit on käyty läpi. Robottien testituloksia on analysoitu ja vertailtu muihin robotteihin. Testausmenetelmät perustuvat ISO 9283 standardiin. Viimeinen osa työstä esittelee robottijärjestelmien systemaattiseen suunnitteluun soveltuvia menetelmiä ja apuvälineitä. Esillä ovat mm. Modular function deployment (MFD) ja The system design method (SDM).

Design and production of protein nanostructures for biomolecular detection

Particulate nanostructures are increasingly used for analytical purposes. Such particles are often generated by chemical synthesis from non-renewable raw materials. Generation of uniform nanoscale particles is challenging and particle surfaces must be modified to make the particles biocompatible and water-soluble. Usually nanoparticles are functionalized with binding molecules (e.g., antibodies or their fragments) and a label substance (if needed). Overall, producing nanoparticles for use in bioaffinity assays is a multistep process requiring several manufacturing and purification steps. This study describes a biological method of generating functionalized protein-based nanoparticles with specific binding activity on the particle surface and label activity inside the particles. Traditional chemical bioconjugation of the particle and specific binding molecules is replaced with genetic fusion of the binding molecule gene and particle backbone gene. The entity of the particle shell and binding moieties are synthesized from generic raw materials by bacteria, and fermentation is combined with a simple purification method based on inclusion bodies. The label activity is introduced during the purification. The process results in particles that are ready-to-use as reagents in bioaffinity. Apoferritin was used as particle body and the system was demonstrated using three different binding moieties: a small protein, a peptide and a single chain Fv antibody fragment that represents a complex protein including disulfide bridge.If needed, Eu3+ was used as label substance. The results showed that production system resulted in pure protein preparations, and the particles were of homogeneous size when visualized with transmission electron microscopy. Passively introduced label was stably associated with the particles, and binding molecules genetically fused to the particle specifically bound target molecules. Functionality of the particles in bioaffinity assays were successfully demonstrated with two types of assays; as labels and in particle-enhanced agglutination assay. This biological production procedure features many advantages that make the process especially suited for applications that have frequent and recurring requirements for homogeneous functional particles. The production process of ready, functional and watersoluble particles follows principles of “green chemistry”, is upscalable, fast and cost-effective.

Kuka suunnittelee mainokset? Tutkimus mainosalan kulisseista,yhteistyökäytännöistä ja ristiriidoista. Mainonnan suunnittelijan näkökulma

Tutkimus kuvaa tapahtumia mainonnan suunnittelun kulissien takana ja niiden vaikutusta suunnittelutyöhön mainonnan suunnittelijan näkökulmasta. Lähestymistapa on systeemiteoreettinen: tutkimuksessa tarkastellaan sekä mainostoimiston suunnittelijoiden, projektijohtajien ja muiden mainonnan suunnitteluun osallistuvien keskinäistä vuorovaikutusta että mainostoimiston ja mainoksia tilaavan asiakkaan vuorovaikutuksen asettamia rajoja ja mahdollisuuksia. Keskeinen työväline on Kurt Lewinin kentän käsite. Tutkimuksessa se konkretisoituu esitystavaksi mainonnan suunnittelun olennaisista piirteistä, jotka ovat toisistaan riippuvaisia. Tutkimusta pohjustaa ajatus mainonnan suunnittelun perusrakenteesta, joka on riippumaton taloudellisista, yhteiskunnallisista tai mainostoimialan liiketoimintaympäristön muutoksista. Mainostoimistossa työtä tehdään usein ryhmässä. Ydinryhmä muodostuu kirjoittavan ja visuaalisen suunnittelijan työparista, mutta projektijohtaja on avainasemassa hoitaessaan yhteydenpitoa mainostoimiston asiakkaaseen. Tutkimustyötä viitoittivat kysymykset mainonnan suunnittelijoiden tehtävästä ja asemasta, työssä koetuista haasteista sekä osuudesta ja vastuusta lopullisissa töissä. Keskiössä ovat suunnittelutyötä raamittavat haasteet, jotka ohjaavat suunnittelijoiden kykyjä ja haluja toteuttaa luovuuttaan. Tutkimus ammentaa teoreettisia aineksia työnjaon ja tiimityön käsitteiden ohella vallan tilanteisuudesta ja suhteista sekä sosiaalisen pääoman ja luottamuksen moniaineksisuudesta. Tutkimuksen aineisto kerättiin syksyllä 2008 ja alkuvuodesta 2009 haastattelemalla suomalaisten mainostoimistojen suunnittelijoita. Haastatteluaineisto koostuu kymmenestä ryhmähaastattelusta, johon kuhunkin osallistui 3–4 suunnittelijaa. Muu aineisto sisältää toimialan tilastoja ja julkaisuja sekä yksityisiä sähköpostikirjeenvaihtoja ja keskusteluja mainosammattilaisten kanssa. Haastatteluaineisto analysoitiin Milesin ja Hubermannin aineistolähtöisen sisällönanalyysin avulla ja sitä täydennettiin retorisella diskurssianalyysilla. Analyysin alkuvaiheessa koemetodina sovellettiin Straussin ja Corbinin aineistolähtöisen teorian (grounded theory) kolmivaiheista koodausta. Tutkimuksen tuloksena on malli mainonnan suunnittelun kentän jännitteistä, jotka johtavat toimimaan tietyllä tavalla. Mainonnan suunnittelijan tehtävinä näyttäytyvät vaikuttaminen, asiakkaan tarpeiden tunnistaminen ja tyydyttäminen sekä omakohtainen menestyminen. Suunnittelijan asema näyttää työssä koettujen haasteiden kautta häilyvän asiantuntijuuden ja alihankkijuuden välimaastossa. Työn henkilökohtaisina haasteina piirtyvät tarmokkuuden ja jatkuvan oivaltamisen vaateet. Ulkoisina tekijöinä talouden, teknologian ja sen myötä median murros sekä haastaa että kehittää: alituiseen kiireeseen näytetään verhoavan pulmia, joiden todellinen alkuperä paikantuu muualle. Keskeiset ristiriidat ja toiminnan edellytykset ilmenevät juuri yhteistyössä: mainostoimiston sisäinen yhteistyö ja asiakkaan antama palaute ovat merkittäviä tekijöitä luottamuksen taustalla. Siten avoin ja vastavuoroinen kommunikaatio piirtyy olennaiseksi asetettujen tavoitteiden saavuttamisessa ja asiakkaan menestymisessä. Mainonnan suunnittelussa tärkeäksi kysymykseksi nousevat portinvartijoiden roolit. Mainostoimiston sisäisessä työskentelyssä projektijohtajat hallinnoivat suunnitteluresursseja, välittävät tietoa asiak kaalta suunnittelijalle ja päinvastoin sekä tekevät tärkeimmät päätökset. Asiakkaan puolella mainoksia tilaava asiakashenkilö hallinnoi valjastamiaan resursseja, mutta varsinainen päätöksenteko tapahtuu tämän esimiehen toimesta. Tulosten valossa on perusteltua uskoa, että mainonnan suunnittelijat kokevat oman työnsä arvon alentuneen ja päätösvaltansa vähentyneen. Mainostoimialan murroksen kannalta tutkimus tuo esiin uudenlaisen tiimityön ymmärtämisen ja korostaa yksilöiden vahvuuksien tunnistamisen merkitystä. Kiristyvässä taloudessa se suuntaa huomion sekä mainostoimistojen että niiden asiakasyritysten sisäisten ja ulkoisten resurssien tehokkaaseen ja tuottavaan hyödyntämiseen ja organisoimiseen. Sosiologisesti tutkimus tarjoaa yhdenlaisen näkökulman ryhmätyön ulottuvuuksiin ja työelämän yhteistyöhaasteiden pohtimiseen. Siten tutkimuksen tuloksilla voi nähdä arvoa myös muiden kuin mainosalan yhteistyökäytäntöjentarkasteluun.

Antimicrobial Resistance in Campylobacter jejuni and Campylobacter coli

Antimicrobial Resistance in Campylobacter jejuni and Campylobacter coli Campylobacters are a common cause of bacterial gastroenteritis worldwide, with Campylobacter jejuni and C. coli being the most common species isolated in human infections. If antimicrobial treatment is required, the drugs of choice at the moment are the macrolides and fluoroquinolones. In this thesis, the in vitro resistance profiles of the C. jejuni and C. coli strains were evaluated with emphasis on multidrug resistance. The aim was also to evaluate the different resistance mechanisms against the macrolides. Further, the disk diffusion method was compared to agar dilution method and its repeatability was evaluated, since it has been widely used for the susceptibility testing of campylobacters. The results of the present study showed that resistance to the fluoroquinolones is common in strains isolated from Finnish patients, but resistance to the macrolides is still rare. Multidrug resistance was associated with resistance to both ciprofloxacin and erythromycin. Among the available per oral drugs, least resistance was observed to coamoxiclav There was no resistance to the carbapenems. Sitafloxacin and tigecycline were in vitro highly effective towards Campylobacter species. A point mutation A2059G of the 23S rRNA gene was the main mechanism behind the macrolide resistance, whereas the efflux pumps did not seem to play an important role when a strain had A2059G mutation. A five amino acids insertion, which has not been described previously, in the ribosomal protein L22 of one highly-resistant C. jejuni strain without mutation in the 23S rRNA gene was also detected. Concerning the disk diffusion method, there was variation in the repeatability In conclusion, macrolides still appear to be the first-choice alternative for suspected Campylobacter enteritis. The in vitro susceptibilities found suggest that co-amoxiclav might be a candidate for clinical trials on campylobacteriosis, but in life-threatening situations, a carbapenem may be the drug of choice. More studies are needed on whether the disk diffusion test method could be improved or whether all susceptibilities of campylobacters should be done using a MIC based method.

Sinkityslinjan pesuosan optimointi

Työn tavoitteena oli sinkityslinjan pesuosan toiminnan optimointi. Teoriakatsauksen ja haastattelututkimusten avulla työssä selvitettiin, mitkä tekijät pesuosalla tai teräsnauhan pesua edeltävissä prosessivaiheissa vaikuttavat pesutehoon alentavasti. Pesuosan ajoparametrien muutoskokeiden avulla määritettiin kunkin pesuparametrin suhteellinen vaikutus pesutulokseen sekä pesuosan optimaaliset ajoparametrit. Vaikutuksia arvioitiin pinnanpuhtauden ja pesuvesien laboratorioanalyysien sekä prosessidatan avulla. Jätevesianalyysien ja prosessidatan avulla arvioitiin lisäksi pesuosan muutosten vaikutusta pesusta syntyviä jätevesiä käsittelevän jätevesilaitoksen toimintaan. Laitetestauksen avulla työssä kartoitettiin, mikä menetelmä pinnanpuhtauden määrittämiseen soveltuu pesuosalle parhaiten. Kustannusarvioinnilla selvitettiin, millä toimin pesuosan toimintavarmuutta on edullisinta ylläpitää. Työn tulosten pohjalta lämpötilalla todettiin olevan pesutuloksen kannalta merkittävin vaikutus. Sen sijaan kemikaaliannostelun merkitys oli vähäinen. Vesien säännöllisen uudistamisen todettiin olevan olennainen pesuvesien ylläpitokeino nykyisessä pesutilanteessa. Se todettiin lisäksi ennakoivana toimenpiteenä kannattavammaksi kuin pesuosan täystyhjäykset ongelmatilanteissa. Teippitestein määritettävälle pinnanpuhtaudelle katsottiin sopivaksi vaihteluväliksi 40–75 %. Työssä todettiin, että pesua edeltävän kylmävalssin valssiöljyn vaihto sekä valssilla tuotetun teräsnauhan pinnanpuhtaus vaikuttavat merkittävästi pesuosan toimintakykyyn ja pesuosan pyörittämisestä aiheutuviin kustannuksiin. Toimenpiteet pesuosalla vaikuttavat lisäksi jätevesilaitoksen käsittelyvaatimuksiin, joskin myös tasaavat sen toimintaa. Työssä ehdotettiin ratkaisukeinoja pesuosan toimintavarmuuden varmistamiseksi jatkossa, sekä tarjottiin työkaluja, joiden avulla tulevissa investointipäätöksissä voidaan ottaa huomioon myös pesuosan toiminnan edellytykset.

Suomessa toimivien kiinteistösijoitusyritysten menestyminen 2007–2014

Tämän kandidaatintutkielman tavoitteena on tutkia Suomessa toimivien kiinteistösijoitusyritysten menestymistä aikavälillä 2007–2014. Tutkimuksen keskiössä ovat erityisesti toimialan suurimpien yritysten suoriutuminen suhteessa pienempiin yrityksiin. Yritysten menestymistä arvioidaan valittujen tunnuslukujen avulla. Tutkimus ajoittuu finanssikriisin, eurokriisin ja taantuman aikaan, jolloin taloudessa tapahtui merkittäviä muutoksia. Kiinteistömarkkinoiden voidaan ajatella olevan paikallisia, jolloin maailmantalouden muutokset eivät ole välttämättä paikallisesti näyttäytyneet yhtä suurina. Tutkielman teoriaosuus esittelee tunnuslukuanalyysimenetelmää sekä valitut neljä tunnuslukua: voittoprosentin, oman pääoman tuottoprosentin, omavaraisuusasteen ja current ration. Lisäksi teoriaosuudessa esitellään mittakaavaedun käsite ja luodaan pohjaa, mittakaavaetujen aiempien tutkimusten perusteella, tutkimuskysymyksen tarkasteluun. Tutkimuksen aineisto kerättiin Amadeus-tietokannasta, tutkimus toteutettiin kvantitatiivisena tutkimuksena SAS-ohjelmistolla käyttäen Mann-Whitney U-testi -menetelmää ja 5 prosentin merkitsevyystasoa. Valitut yritykset jaettiin liikevaihdon perusteella suuriin ja pieniin yrityksiin (rajana 10 miljoonaa euroa), joita vuosittain verrattiin tunnusluvuittain. Tutkimustulosten perusteella voidaan todeta, että toimiala ei reagoinut ajanjaksolla voimakkaasti maailmantalouden muutoksiin. Voittoprosentit sekä omavaraisuusasteet olivat vuosina 2007–2014 pienillä yrityksillä tilastollisesti parempia, sekä oman pääoman tuottoprosentit parempia vuosina 2008 ja 2009. Current ration arvoissa ei ryhmien välillä havaittu tilastollisesti eroja. Voittoprosentin tulosten perusteella voidaan todeta suurilla yrityksillä mittakaavahaittojen esiintymisen mahdollisuus heikomman tuloksentekokyvyn vuoksi. Omavaraisuusasteen ja oman pääoman tuoton tulosten perusteella voidaan päätellä mittakaavaetujen esiintymisen mahdollisuus mahdollisesti vieraan pääoman saatavuudessa, kustannuksissa ja vieraan pääoman vipuvaikutuksen myötä. Tutkimustulokset osoittavat lisäksi suurten yritysten olleen pieniä yrityksiä herkempiä talouden heilahteluille.

Selecting Wavelet Filter for Compression of Spectra from Multispectral Images

The problem of selecting anappropriate wavelet filter is always present in signal compression based on thewavelet transform. In this report, we propose a method to select a wavelet filter from a predefined set of filters for the compression of spectra from a multispectral image. The wavelet filter selection is based on the Learning Vector Quantization (LVQ). In the training phase for the test images, the best wavelet filter for each spectrum has been found by a careful compression-decompression evaluation. Certain spectral features are used in characterizing the pixel spectra. The LVQ is used to form the best wavelet filter class for different types of spectra from multispectral images. When a new image is to be compressed, a set of spectra from that image is selected, the spectra are classified by the trained LVQand the filter associated to the largest class is selected for the compression of every spectrum from the multispectral image. The results show, that almost inevery case our method finds the most suitable wavelet filter from the pre-defined set for the compression.

Determination of compression behaviour of coating layer

The strength properties of paper coating layer are very important in converting and printing operations. Too great or low strength of the coating can affect several problems in printing. One of the problems caused by the strength of coating is the cracking at the fold. After printing the paper is folded to final form and the pages are stapled together. In folding the paper coating can crack causing aesthetic damage over printed image or in the worst case the centre sheet can fall off in stapling. When folding the paper other side undergoes tensile stresses and the other side compressive stresses. If the difference between these stresses is too high, the coating can crack on the folding. To better predict and prevent cracking at the fold it is good to know the strength properties of coating layer. It has measured earlier the tensile strength of coating layer but not the compressive strength. In this study it was tried to find some way to measure the compressive strength of the coating layer and investigate how different coatings behave in compression. It was used the short span crush test, which is used to measure the in-plane compressive strength of paperboards, to measure the compressive strength of the coating layer. In this method the free span of the specimen is very small which prevent buckling. It was measured the compressive strength of free coating films as well as coated paper. It was also measured the tensile strength and the Bendtsen air permeance of the coating film. The results showed that the shape of pigment has a great effect to the strength of coating. Platy pigment gave much better strength than round or needle-like pigment. On the other hand calcined kaolin, which is also platy but the particles are aggregated, decreased the strength substantially. The difference in the strength can be explained with packing of the particles which is affecting to the porosity and thus to the strength. The platy kaolin packs up much better than others and creates less porous structure. The results also showed that the binder properties have a great effect to the compressive strength of coating layer. The amount of latex and the glass transition temperature, Tg, affect to the strength. As the amount of latex is increasing, the strength of coating is increasing also. Larger amount of latex is binding the pigment particles better together and decreasing the porosity. Compressive strength was increasing when the Tg was increasing because the hard latex gives a stiffer and less elastic film than soft latex.

High pressure compression of filter cakes

The purpose of this thesis was to investigate the compression of filter cakes at high filtration pressures with five different test materials and to compare the energy consumption of high pressure compression with the energy consumption of thermal drying. The secondary target of this study was to investigate the particle deformation of test materials during filtration and compression. Literature part consists of basic theory of filtration and compression and of the basic parameters that influence the filtration process. There is also a brief description about all of the test materials including their properties and their industrial production and processing. Theoretical equations for calculating the energy consumptions of the filtrations at different conditions are also presented. At the beginning of the experiments at experimental part, the basic filtration tests were done with all the five test materials. Filtration tests were made at eight different pressures, from 6 bars up to 100 bars, by using piston press pressure filter. Filtration tests were then repeated by using a cylinder with smaller slurry volume than in the first series of filtration tests. Separate filtration tests were also done for investigating the deformation of solid particles during filtration and for finding the optimal curve for raising the filtration pressure. Energy consumption differences between high pressure filtration and ideal thermal drying process were done partly experimentally and partly by using theoretical calculation equations. By comparing these two water removal methods, the optimal ranges for their use were found considering their energy efficiency. The results of the measurements shows that the filtration rate increased and the moisture content of the filter cakes decreased as the filtration pressure was increased. Also the porosity of the filter cakes mainly decreased when the filtration pressure was increased. Particle deformation during the filtration was observed only with coal particles.

A study of combustion phenomena in circulating fluidized beds by developing and applying experimental and modelling methods for laboratory-scale reactors

The results shown in this thesis are based on selected publications of the 2000s decade. The work was carried out in several national and EC funded public research projects and in close cooperation with industrial partners. The main objective of the thesis was to study and quantify the most important phenomena of circulating fluidized bed combustors by developing and applying proper experimental and modelling methods using laboratory scale equipments. An understanding of the phenomena plays an essential role in the development of combustion and emission performance, and the availability and controls of CFB boilers. Experimental procedures to study fuel combustion behaviour under CFB conditions are presented in the thesis. Steady state and dynamic measurements under well controlled conditions were carried out to produce the data needed for the development of high efficiency, utility scale CFB technology. The importance of combustion control and furnace dynamics is emphasized when CFB boilers are scaled up with a once through steam cycle. Qualitative information on fuel combustion characteristics was obtained directly by comparing flue gas oxygen responses during the impulse change experiments with fuel feed. A one-dimensional, time dependent model was developed to analyse the measurement data Emission formation was studied combined with fuel combustion behaviour. Correlations were developed for NO, N2O, CO and char loading, as a function of temperature and oxygen concentration in the bed area. An online method to characterize char loading under CFB conditions was developed and validated with the pilot scale CFB tests. Finally, a new method to control air and fuel feeds in CFB combustion was introduced. The method is based on models and an analysis of the fluctuation of the flue gas oxygen concentration. The effect of high oxygen concentrations on fuel combustion behaviour was also studied to evaluate the potential of CFB boilers to apply oxygenfiring technology to CCS. In future studies, it will be necessary to go through the whole scale up chain from laboratory phenomena devices through pilot scale test rigs to large scale, commercial boilers in order to validate the applicability and scalability of the, results. This thesis shows the chain between the laboratory scale phenomena test rig (bench scale) and the CFB process test rig (pilot). CFB technology has been scaled up successfully from an industrial scale to a utility scale during the last decade. The work shown in the thesis, for its part, has supported the development by producing new detailed information on combustion under CFB conditions.