Rehun kationi-anionitasapainon vaikutus lypsylehmien kalsium-aineenvaihduntaan poikimavaiheessa laidunkaudella

Summary: Effect of dietary cation-anion balance on Ca metabolism at parturition of dairy cows fed fresh grass based diets during the dry period

Normaalijakaumaan perustuva mutaatio-operaatio differentiaalievoluutioalgoritmiin

Evoluutioalgoritmit ovat viime vuosina osoittautuneet tehokkaiksi menetelmiksi globaalien optimointitehtävien ratkaisuun. Niiden vahvuutena on etenkin yleiskäyttöisyys ja kyky löytää globaali ratkaisu juuttumatta optimoitavan tavoitefunktion paikallisiin optimikohtiin. Tässä työssä on tavoitteena kehittää uusi, normaalijakaumaan perustuva mutaatio-operaatio differentiaalievoluutioalgoritmiin, joka on eräs uusimmista evoluutiopohjaisista optimointialgoritmeista. Menetelmän oletetaan vähentävän entisestään sekä populaation ennenaikaisen suppenemisen, että algoritmin tilojen juuttumisen riskiä ja se on teoreettisesti osoitettavissa suppenevaksi. Tämä ei päde alkuperäisen differentiaalievoluution tapauksessa, koska on voitu osoittaa, että sen tilanmuutokset voivat pienellä todennäköisyydellä juuttua. Työssä uuden menetelmän toimintaa tarkastellaan kokeellisesti käyttäen testiongelmina monirajoiteongelmia. Rajoitefunktioiden käsittelyyn käytetään Jouni Lampisen kehittämää, Pareto-optimaalisuuden periaatteeseen perustuvaa menetelmää. Samalla saadaan kerättyä lisää kokeellista näyttöä myös tämän menetelmän toiminnasta. Kaikki käytetyt testiongelmat kyettiin ratkaisemaan sekä alkuperäisellä differentiaalievoluutiolla, että uutta mutaatio-operaatiota käyttävällä versiolla. Uusi menetelmä osoittautui kuitenkin luotettavammaksi sellaisissa tapauksissa, joissa alkuperäisellä algoritmilla oli vaikeuksia. Lisäksi useimmat ongelmat kyettiin ratkaisemaan luotettavasti pienemmällä populaation koolla kuin alkuperäistä differentiaalievoluutiota käytettäessä. Uuden menetelmän käyttö myös mahdollistaa paremmin sellaisten kontrolliparametrien käytön, joilla hausta saadaan rotaatioinvariantti. Laskennallisesti uusi menetelmä on hieman alkuperäistä differentiaalievoluutiota raskaampi ja se tarvitsee yhden kontrolliparametrin enemmän. Uusille kontrolliparametreille määritettiin kuitenkin mahdollisimman yleiskäyttöiset arvot, joita käyttämällä on mahdollista ratkaista suuri joukko erilaisia ongelmia.

Siistausmassan saostuksessa kiekkosuodattimella käytettävän suodatinväliaineen testaus ja kehittäminen

Työn aiheena on siistausmassan saostuksessa käytettävä kiekkosuodatinväliaine ja tarkoituksena selvittää lankamateriaalien ja pinnoitusaineiden vaikutusta väliaineen likaantumisherkkyyteen ja suodatusteknisiin ominaisuuksiin. Siistauslaitosten ongelmana on suodatinväliaineen likaantuminen massassa olevien tahmo- ja painoväripartikkelien johdosta. Tällä hetkellä siistauslaitosten kiekkosuodatinpussien valmistuksessa käytetään pääasiassa polypropeeni- ja polyvinylideenifluoridimonofilamenttilankoja, joiden lianhylkivyys on osoittautunut huonoksi. Uusiksi lankamateriaaleiksi tutkimuksiin valittiin Easy Kleen I, Easy Kleen II, Hyflon, Halar ja Polyesteri. Tulosten perusteella Easy Kleen I ja II monofilamenttilangoista kudotun suodatinkankaan lianhylkivyys on polypropeeni- ja polyvinylideenifluoridimonofilamenttilangoista kudottua kangasta parempi. Suodatusteknisissä ominaisuuksissa ei materiaalien välillä havaittu merkittävää eroa. Easy Kleen monofilamenttilangat näyttävät soveltuvan myös keittokutistumiltaan ja mekaanisilta ominaisuuksiltaan kiekkosuodatinpussien materiaaleiksi. Polypropeeni- ja polyesterimonofilamenettilangoista kudottujen suodatinkankaiden pinnoittamisessa käytettiin hydrofiilisiä ja hydrofobisia pinnoitusaineita. Tulosten perusteella on mahdollista parantaa suodatinkankaan lianhylkivyyttä pinnoittamalla. Pinnoitettu kangas on myös suodatusteknisiltä ominaisuuksiltaan toimiva. Ongelmaksi suodatinkankaiden pinnoittamisessa saattaa kuitenkin muodostua pinnoituslämpötila, jossa kangas kutistuu asennuskelvottomaksi.

Effects of modern variable frequency drive on the reliability of an old crane induction motor

The work aims to analyze the possibilities of utilizing old crane driving AC induction motors in modern pulse-width-modulated variable frequency drives. Bearing currents and voltage stresses are the two main problems associated with modern IGBT inverters, and they may cause premature failure of an old induction motor. The origins of these two problems are studied. An analysis of the mechanism of bearing failure is proposed. Certain types of bearing currents are considered in detail. The most effective and economical means are chosen for bearing currents mitigation. Transient phenomena of cables and mechanism of over voltages occurring at motor terminals are studied in the work. The weakest places of the stator winding insulation system are shown and recommendations are given considering the mitigation of voltage stresses. Only the most appropriate and cost effective preventative methods are chosen for old motor drives. Rewinding of old motors is also considered.

Molecular genetics of the immotile short tail sperm defect

Hedelmättömyyttä aiheuttavan siittiöiden puolihäntävian molekyyligenetiikka Suomalaisissa Yorkshire karjuissa yleistyi 1990-luvun lopulla autosomaalisesti ja resessiivisesti periytyvä hedelmättömyyttä aiheuttava siittiöiden puolihäntävika (ISTS, immotile short tail sperm). Sairaus aiheuttaa normaalia lyhyemmän ja täysin liikkumattoman siittiön hännän muodostuksen. Muita oireita sairailla karjuilla ei ole havaittu ja emakot ovat oireettomia. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa siittiöiden puolihäntävian aiheuttava geenivirhe ja kehittää DNA-testi markkeri- ja geeniavusteiseen valintaan. Koko genomin kartoituksessa vian aiheuttava alue paikannettiin sian kromosomiin 16. Paikannuksen perusteella kahden geenimerkin haplotyyppi kehitettiin käytettäväksi markkeri-avusteisessa valinnassa. Sairauteen kytkeytyneen alueen hienokartoitusta jatkettiin geenitestin kehittämiseksi kantajadiagnostiikkaan. Vertailevalla kartoituksella oireeseen kytkeytynyt alue paikannettiin 2 cM:n alueelle ihmisen kromosomiin viisi (5p13.2). Tällä alueella sijaitsevia geenejä vastaavista sian sekvensseistä löydetyn muuntelun perusteella voitiin tarkentaa sairauteen kytkeytyneitä haplotyyppejä. Haplotyyppien perusteella puolihäntäoireeseen kytkeytynyt alue rajattiin kahdeksan geenin alueelle ihmisen geenikartalla. Alueelle paikannetun kandidaattigeenin (KPL2) sekvensointi paljasti introniin liittyneen liikkuvan DNA-sekvenssin, Line-1 retroposonin. Tämä retroposoni muuttaa geenin silmikointia siten, että sitä edeltävä eksoni jätetään pois tai myös osa introni- ja inserttisekvenssiä liitetään geenin mRNA tuotteeseen. Molemmissa tapauksissa tuloksena on lyhentynyt KPL2 proteiini. Tähän retroposoni-inserttiin perustuva geenitesti on ollut sianjalostajien käytössä vuodesta 2006. KPL2 geenin ilmenemisen tarkastelu sialla ja hiirellä paljasti useita kudosspesifisiä silmikointimuotoja. KPL2 geenin pitkä muoto ilmenee pääasiassa vain kiveksessä, mikä selittää geenivirheen aiheuttamat erityisesti siittiön kehitykseen liittyvät oireet. KPL2 proteiinin ilmeneminen hiiren siittiön hännän kehityksen aikana ja mahdollinen yhteistoiminta IFT20 proteiinin kanssa viittaavat tehtävään proteiinien kuljetuksessa siittiön häntään. Mahdollisen kuljetustehtävän lisäksi KPL2 saattaa toimia myös siittiön hännän rakenneosana, koska se paikannettiin valmiin siittiön hännän keskiosaan. Lisäksi KPL2 proteiini saattaa myös toimia Golgin laitteessa sekä Sertolin solujen ja spermatidien liitoksissa, mutta nämä havainnot kuitenkin vaativat lisätutkimuksia. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että KPL2 geeni on tärkeä siittiön hännän kehitykselle ja sen rakennemuutos aiheuttaa siittiöiden puolihäntäoireen suomalaisilla Yorkshire karjuilla. KPL2 proteiinin ilmeneminen ja paikannus siittiön kehityksen aikana antaa viitteitä proteiinin toiminnasta. Koska KPL2 geenisekvenssi on erittäin konservoitunut, nämä tulokset tuovat uutta tietoa kaikkien nisäkkäiden siittiöiden kehitykseen ja urosten hedelmättömyyteen syihin.

Behavioral Responses in Mice Selectively Bred for High and Low Levels of Open-Field Thigmotaxis

In animal psychology, the open-field (OF) test is a traditional method for studying different aspects of rodent behavior, with thigmotaxis (i.e., wallseeking behavior) being one of the best validated OF parameters employed to measure emotionality. The main purpose of the present study was to investigate the selection response in mice selectively bred for high and low levels of OF thigmotaxis (the HOFT and LOFT lines, respectively). The mice (N = 2048) were selected for 23 generations, resulting in bidirectional phenotypic divergence between the two lines; that is, the HOFT mice were more thigmotactic (i.e., more emotional) than the LOFT mice across the different generations. The origin of the line difference in thigmotaxis was further investigated by using the crossfostering paradigm, with the results suggesting that the divergence between the two lines was primarily innate in origin and not influenced by differing maternal behavior. The stability of the selection trait was examined by testing the animals at different ages as well as in varying conditions. The results indicated that the line difference in thigmotaxis was not affected by age at the time of testing, and it also persisted in the different OF testing situations as well as during pregnancy and lactation. The examination of a possible coselection of other characteristics revealed that the more thigmotactic HOFT mice lived longer than the less thigmotactic LOFT mice. In addition, the HOFT mice tended to rear and explore less than the LOFT mice, supporting the general assumption that emotionality and exploration are inversely related. The two lines did not generally differ in ambulation and defecation, that is, in the traditional OF indexes of emotionality, conforming to the suggestion that emotionality is a multidimensional construct. The effects of sex on different OF parameters were also assessed, with the results suggesting that among the HOFT and LOFT lines, the female mice were more emotional than the male mice. The examination of the temporal changes in the HOFT and LOFT lines’ OF behavior revealed some contradictory findings that also partially conflicted with general assumptions. Although this study did not show prominent differences in maternal responsiveness between the HOFT and LOFT mothers, the results suggested that the line divergence in emotionality was more pronounced in the presence of a pup after parturition than during pregnancy. The present study clearly demonstrates that OF thigmotaxis is a strong characteristic for producing two diverging lines of mice. The difference in thigmotaxis between the selectively bred HOFT and LOFT mice seemed to be a stable and robust feature of these animals, and it appeared to stem from a genetic background.

Multilevel converter modulation: implementation and analysis

Multilevel converters provide an attractive solution to bring the benefits of speed-controlled rotational movement to high-power applications. Therefore, multilevel inverters have attracted wide interest in both the academic community and in the industry for the past two decades. In this doctoral thesis, modulation methods suitable especially for series connected H-bridge multilevel inverters are discussed. A concept of duty cycle modulation is presented and its modification is proposed. These methods are compared with other well-known modulation schemes, such as space-vector pulse width modulation and carrier-based modulation schemes. The advantage of the modified duty-cycle modulation is its algorithmic simplicity. A similar mathematical formulation for the original duty cycle modulation is proposed. The modified duty cycle modulation is shown to produce well-formed phase-to-neutral voltages that have lower total harmonic distortion than the space-vector pulse width modulation and the duty cycle modulation. The space-vector-based solution and the duty cycle modulation, on the other hand, result in a better-quality line-to-line voltage and current waveform. The voltage of the DC links in the modules of the series-connected H-bridge inverter are shown to fluctuate while they are under load. The fluctuation causes inaccuracies in the voltage production, which may result in a failure of the flux estimator in the controller. An extension for upper-level modulation schemes, which changes the switching instants of the inverter so that the output voltage meets the reference voltage accurately regardless of the DC link voltages, is proposed. The method is shown to reduce the error to a very low level when a sufficient switching frequency is used. An appropriate way to organize the switching instants of the multilevel inverter is to make only one-level steps at a time. This causes restrictions on the dynamical features of the modulation schemes. The produced voltage vector cannot be rotated several tens of degrees in a single switching period without violating the above-mentioned one-level-step rule. The dynamical capabilities of multilevel inverters are analyzed in this doctoral thesis, and it is shown that the multilevel inverters are capable of operating even in dynamically demanding metal industry applications. In addition to the discussion on modulation schemes, an overvoltage in multilevel converter drives caused by cable reflection is addressed. The voltage reflection phenomenon in drives with long feeder cables causes premature insulation deterioration and also affects the commonmode voltage, which is one of the main reasons for bearing currents. Bearing currents, on the other hand, cause fluting in the bearings, which results in premature bearing failure. The reflection phenomenon is traditionally prevented by filtering, but in this thesis, a modulationbased filterless method to mitigate the overvoltage in multilevel drives is proposed. Moreover, the mitigation method can be implemented as an extension for upper-level modulation schemes. The method exploits the oscillations caused by two consecutive voltage edges so that the sum of the oscillations results in a mitigated peak of the overvoltage. The applicability of the method is verified by simulations together with experiments with a full-scale prototype.

Probiotic interventions in infancy: Benefit and Safety Assessment of Extended Applications

Immaturity of the gut barrier system in the newborn has been seen to underlie a number of chronic diseases originating in infancy and manifesting later in life. The gut microbiota and breast milk provide the most important maturing signals for the gut-related immune system and reinforcement of the gut mucosal barrier function. Recently, the composition of the gut microbiota has been proposed to be instrumental in control of host body weight and metabolism as well as the inflammatory state characterizing overweight and obesity. On this basis, inflammatory Western lifestyle diseases, including overweight development, may represent a potential target for probiotic interventions beyond the well documented clinical applications. The purpose of the present undertaking was to study the efficacy and safety of perinatal probiotic intervention. The material comprised two ongoing, prospective, double-blind NAMI (Nutrition, Allergy, Mucosal immunology and Intestinal microbiota) probiotic interventions. In the mother-infant nutrition and probiotic study altogether 256 women were randomized at their first trimester of pregnancy into a dietary intervention and a control group. The intervention group received intensive dietary counselling provided by a nutritionist, and were further randomized at baseline, double-blind, to receive probiotics (Lactobacillus rhamnosus GG and Bifidobacterium lactis) or placebo. The intervention period extended from the first trimester of pregnancy to the end of exclusive breastfeeding. In the allergy prevention study altogether 159 women were randomized, double-blind, to receive probiotics (Lactobacillus rhamnosus GG) or placebo 4 weeks before expected delivery, the intervention extending for 6 months postnatally. Additionally, patient data on all premature infants with very low birth weight (VLBW) treated in the Department of Paediatrics, Turku University Hospital, during the years 1997 - 2008 were utilized. The perinatal probiotic intervention reduced the risk of gestational diabetes mellitus (GDM) in the mothers and perinatal dietary counselling reduced that of fetal overgrowth in GDM-affected pregnancies. Early gut microbiota modulation with probiotics modified the growth pattern of the child by restraining excessive weight gain during the first years of life. The colostrum adiponectin concentration was demonstrated to be dependent on maternal diet and nutritional status during pregnancy. It was also higher in the colostrum received by normal-weight compared to overweight children at the age of 10 years. The early perinatal probiotic intervention and the postnatal probiotic intervention in VLBW infants were shown to be safe. To conclude, the findings in this study provided clinical evidence supporting the involvement of the initial microbial and nutritional environment in metabolic programming of the child. The manipulation of early gut microbial communities with probiotics might offer an applicable strategy to impact individual energy homeostasis and thus to prevent excessive body-weight gain. The results add weight to the hypothesis that interventions aiming to prevent obesity and its metabolic consequences later in life should be initiated as early as during the perinatal period.

Parents as Pain Killers in the Pain Management of Preterm Infants

Vanhemmat keskoslasten kivun lievittäjinä Tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää uusi kivunlievitysmenetelmä, Vanhempien käsikapalo, keskoslasten kivunhoitoon vastasyntyneiden teho-osastolla. Vanhempien käsikapalon tehokkuutta verrattiin kahdessa satunnaistetussa kontrolloidussa crossover-tutkimusasetelmassa ei-lääkkeelliseen näyttöön perustuvaan hoitoon (P.O. glukoosiliuos), lääkkeelliseen menetelmään (I.V. oksikodoni) ja lumeeseen (P.O. vesi) tai kontrolli hoitoon kantapääpiston ja hengitysteiden imemisen aikana. Lisäksi mitattiin kivunhoidon lyhytaikaisia sivuvaikutuksia (hapetuksen- ja pulssinlasku) ja pidempiaikaisia vaikutuksia uneen. Tutkittujen lasten ikä oli 28 raskausviikkoa (n = 20) ja 28 1/7 (n = 20). Toimenpidekipua arvioitiin Premature Infant Pain Profile (PIPP) -kipumittarilla. Interventioiden jälkeen unen rakenne analysoitiin 13 tunnin polysomnografia-rekisteröinneistä. Viimeisessä vaiheessa haastateltiin äitejä (n = 23), jotka olivat käyttäneet vanhempien käsikapaloa 2–4 viikkoa vastasyntyneiden teho-osastolla, strukturoidulla the Clinical Interview for Parents of High-Risk Infants -haastattelulla, johon oli lisätty kysymyksiä lapsen kivunhoidosta. Kantapääpiston aikana PIPP–pisteet olivat merkitsevästi matalampia P.O. glukoosiliuoksella (ka 4,85 ± 1,73, p ≤ 0,001) ja vanhempien käsikapalolla (ka 5,20 ± 1,70, p = 0,004) verrattuna lumeeseen (ka 7,05 ± 2,16). Hengitysteiden imemisen yhteydessä PIPP–pisteet olivat matalampia P.O. glukoosiliuoksella (ka 11,05 ± 2,31, p = 0,014) ja vanhempien käsikapalolla (ka 11,25 ± 2,47, p = 0,034) verrattuna lumeeseen (ka 12,40 ± 2,06). Oksikodonin teho oli verrattavissa lumeeseen kummankin toimenpiteen aikana. P.O. glukoosiliuoksen (21,3 %) ja lumeen (12,5 %) annosteluun liittyi merkittävästi enemmän lyhytaikaisia sivuvaikutuksia verrattuna oksikodoniin (5 %) tai vanhempien käsikapaloon (5 %). Oksikodoni muutti keskoslasten unen rakennetta vähentämällä merkittävästi aktiivisen unen määrää verrattuna muihin hoitoihin. Vanhemmat suhtautuivat positiivisesti käsikapalon käyttöön. Äitien osallistuminen kivunhoitoon voitiin jaotella kolmeen eri tyylin, jotka selittyivät äidin kiintymyksen tunteilla ja lapsen tehohoitoon liittyvällä stressillä. Vanhempien käsikapalo on suositeltavampi lyhyen toimenpidekivun lievittäjä kuin P.O. glukoosiliuos tai I.V. oksikodoni, kun tehokkuus, turvallisuus ja perhe otetaan huomioon.

Sotilaslentäjän fyysinen suorituskyky sekä työperäiset tuki- ja liikuntaelinoireet

Kirjallisuudesta välittyy useitten vuosikymmenten ajalta tietämys sotilaslentämisen fyysisestä kuormittavuudesta. G-voimista aiheutuva kuormittuminen näyttää johtavan joko akuutisti tai pitkäaikaisesti lentäjän tuki- ja liikuntaelimistön toimintakykyä alentaviin ongelmiin. Erityisesti on selvitetty niskan alueen työperäisten ongelmien syntyä, jolloin on havaittu lentotoiminnan fyysisen kuormittavuuden johtavan ennenaikaiseen rakenteelliseen rappeumaan, haittaa aiheuttavan oireen lisäksi. Kansainvälisen kirjallisuuden mukaan ammatista johtuvista eli työperäisistä oireista kärsii vähintään 2/3 kaikista sotilaslentäjistä. Tietyin edellytyksin lentäjien kaularangan alueen rappeuma on Suomessa hyväksytty ammattitaudiksi vuodesta 1995 alkaen. On arveltu, että hyvästä fyysisestä suorituskyvystä olisi apua tuki- ja liikuntaelin (TULE)-oireilun ennaltaehkäisemisessä ja toimintakyvyn ylläpitämisessä. Tutkimusnäyttö tästä on lentäjien osalta ollut toistaiseksi erittäin niukkaa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää suomalaisten sotilaslentäjien työperäisen TULE-oireilun esiintyvyyttä, oireista koetun haitan tasoa, lentäjien fyysisen kunnon tasoja virkauran aikana ja näitten kaikkien välisiä yhteyksiä sekä työperäisen TULE-oireen merkitystä sotilaan toimintakykyyn. Tutkimus jakautui kahteen osaan. Poikkileikkauksena lentotoimintaperäisiä TULE-oireita kartoitettiin kyselytutkimuksella, johon vastasi vuositarkastuksen yhteydessä 267 lentäjää vuosina 2004-2005. Joukosta poimittiin ne 195 lentäjää, jotka olivat suorittaneet yleissotilaalliset kuntotestit puolen vuoden sisällä kyselyyn vastaamisesta, ja mitatut testitulokset yhdistettiin kyselytutkimusaineistoon. Tässä aineistossa toteutettiin fyysisesti erilailla kuormittuvien lentäjäryhmien välisiä vertailuja fyysisen kunnon, TULE-esiintyvyyden ja koetun haitan suhteen. Poikkileikkausosassa tutkittiin myös lentäjien virkauran aikaisia tasoeroja yleissotilaallisissa kuntotesteissä (n=195) verrattuna muihin suomalaisiin sotilaisiin. Lisäksi (N=289) selvitettiin ilmailulääketieteellisen tarkastuksen yhteydessä mitattuja, ns. ammatillisia fyysisiä erityisominaisuuksia eri ikäluokissa. Pitkittäisosassa seurattiin 67:n Hawk-suihkuharjoituskoneella aloittaneen Ilmavoimien sotilaslentäjien lentouran aikaista lentotoimintaperäisten TULE-oireitten esiintyvyyttä vuosien 1996 ja 2008 välillä. Lisäksi tutkittiin lentäjien kontakteja työterveyshuoltoon, oireen aiheuttamaa lentokelvottomuusaikaa, työn kuormituksen kumulatiivista kertymää lentotuntien lisääntyessä ja TULE-oireiden esiintyvyyden kannalta kriittisiä ajankohtia lentouran aikana. Tulokset osoittivat, että kaikki seurannassa olleet suomalaiset sotilaslentäjät kokivat jonkinasteisen lentotoimintaperäisen TULE-oireen uransa aikana. Niskan ammattitautiluokituksen tasoisen ongelman esiintyvyys oli 4 % koko lentäjäpopulaatiosta ja 10 % suihkuharjoituskonevaiheen jo läpäisseistä, mutta vastaavanlaisia TULE-ongelmia, ilman riittävää näyttöä ammattitaudista, esiintyi lähes joka kolmannella sotilaslentäjällä. Alaselän osalta lentäjät oireilivat lähes samassa määrin, mutta näitä oireita ei toistaiseksi ole mahdollista määrittää ammattitaudiksi. Lentäjät kävivät varsin vähän valittamassa oireistaan työterveyshuoltoon, jossa käytäneen vasta silloin, kun oire jo selvästi heikentää työtehtävissä vaadittavaa toimintakykyä. Merkittävin lentotoimintaperäisten oireitten esiintymisen kasvu ajoittui 200 Hawk-lentotunnin kohdalle, jolloin koneella saavutetaan eräänlainen optimaalinen G-indeksi eli taktisen liikehtelyn G-tasoylitysten vaihtelu. Tämän jälkeen lentäjät ovat erityisen alttiina akuuteille lennonaikaisille TULE-ongelmille. Oireitten esiintyminen kasvoi eksponentiaalisesti noin 600 lentotuntiin asti. Monimuuttujamallien mukaan työperäisen TULE-oireen esiintyvyysriskiä vähensivät alaraajojen hyvä motoriikka, korkeat valintapisteet ja korkea kaulan fleksion voimataso maksimaalisessa isometrisessä testissä. Yleissotilaallisilla kuntotasoilla ei ollut yhteyttä oireiluun, mutta lihaskunnoltaan voimakkaimmat lentäjät kärsivät tilastollisesti merkittävästi vähemmän haittaa lentotoimintaperäisistä TULE-oireistaan. Yleissotilaallisissa kuntotesteissä lentäjät olivat parempia kuin muut suomalaiset sotilaat. Aktiivisimman lentouran aikana, 30-40-vuotiaina, lentäjien fyysinen suorituskyky oli normaaliväestöön nähden vain keskimääräinen ja urheilijoihin nähden keskimääräistä heikompi. Käytännössä lentäjät eivät kyenneet ylläpitämään valintavaiheen fyysistä suorituskykyään edes kadettivaiheen loppuun asti. Huomattavaa oli lisäksi, että aktiivisen lentouran päätyttyä fyysinen kunto näytti jossain määrin palautuvan kohti lähtötasoa lentäjien ikääntymisestä huolimatta. Lentäjien valintavaiheen aikana mitatun fyysisen suorituskyvyn tason säilyminen aktiivisen lentopalveluksen loppuun asti vaatisi lentäjien fyysisen toimintakyvyn ylläpidon ja kehittämisen tehostamista koulutuksen ja työuran eri vaihessa. Tähän tavoitteeseen nähden Ilmavoimien fyysisen kasvatuksen järjestelyt vaikuttivat alimitoitetuilta. Operatiivisesti huolestuttavaa oli Ilmavoimien ohjaajien fyysisen suorituskyvyn heikentyminen silloin, kun heidän taitojensa puolesta olisi pitänyt olla suorituskykyisimpiä taistelutehtäviinsä. Myös lentäjän terveyttä ja toimintakykyä pitäisi pystyä reaaliaikaisemmin seuraamaan koko lentouran aikana. Ilmavoimille suositellaan moniammatillista lähestymistä sotilaslentäjien toimintakyvyn ylläpitämiseen ja terveysriskien hallintaan yhdessä liikunnan, työterveyshuollon, lentoturvallisuusalan ja operatiivisen suunnittelun asiantuntijoitten kanssa. Lisäksi suositellaan avoimempaa ja eettisesti kestävämpää suhtautumista ammattiin liittyvien terveysongelmien kuvaamiseen sekä fyysisen kunnon kysymyksiin jo lentäjien rekrytointivaiheessa.

Motoneuronitautiin liittyvä hengitysvajaus: hengitystoiminnan ja energia-aineenvaihdunnan mittaaminen

Tavoitteet: Tämän tutkimussarjan tavoitteena oli tutkia hengitystoiminnan sekä energia-aineen¬vaihdunnan muutoksia motoneuronitautia (amyotrofinen lateraaliskleroosi, ALS) sairastavilla potilailla. Erityisenä mielenkiinnon kohteena olivat kotihoitoon soveltuvan hengityslaitteen vai¬kutus elinajan ennusteeseen sekä hengitysvajauksen etenemistä kuvaavien keuhkotoimintakokei¬den arviointi ALS-potilailla, epäsuoran kalorimetrian mittaustarkkuus ja perusaineenvaihdunnan (PAV) suuruus kajoavaa hengityslaitetta käyttävillä ALS-potilailla. Aineisto ja menetelmät: Kajoamattoman hengityslaitteen käytön ja iän vaikutusta elinajan en¬nusteeseen arvioitiin 84:llä ja hengitystoiminnan muutoksia 42 ALS-potilaalla. Epäsuoran kalo¬rimetrian mittaustarkkuutta kajoamatonta hengityslaitetta käytettäessä arvioitiin hereillä olevilla 12 vapaaehtoisella mieshenkilöllä. PAV:n suuruutta arvioitiin viidellä kajoavaa hengityslaitetta käyttävällä ALS-potilaalla. Osatöistä kaksi ensimmäistä olivat luonteeltaan havainnoivia (retros¬pektiivisiä) ja kaksi viimeistä seurantatutkimuksia (prospektiivisia). Tulokset: Alle 65-vuotiailla ALS-potilailla ei havaittu eroa elinajan ennusteessa kajoamaton¬ta hengityslaitetta käyttävien ja käyttämättömien potilaiden välillä. Sen sijaan yli 65-vuotiail¬la ALS-potilailla elinajan ennuste piteni merkittävästi kajoamatonta hengityslaitetta käyttävillä potilailla (elinaika diagnoosin jälkeen 22 vs. 8 kk, Hazard Ratio = 0.25, 95 % luottamusväli 0.11 – 0.55, p <0.001). ALS-potilailla, joilla kajoamaton hengityslaite katsottiin tarpeelliseksi kuuden kuukauden kuluessa diagnoosihetkestä, hengitystiheys osoittautui diagnoosihetkellä mer-kittävästi kiihtyneeksi (21/min) ja rintakehän liike merkittävästi alentuneeksi (2.9 cm) verrattuna ALS-potilaisiin, joille kajoamaton hengityslaite katsottiin tarpeelliseksi myöhemmin (16/min ja 4.0 cm). Kajoamattoman hengityslaitehoidon aikana keskimääräinen mitattu PAV vapaaehtoisilla miehillä oli 1858 kcal/vrk kun PAV ilman hengityslaitetta oli 1852 kcal/vrk, p = 0.8. Kajoavaa hengityslaitehoitoa käyttävien viiden ALS-potilaan keskimääräinen PAV vastaavalla mittausase¬telmalla mitattaessa oli 1130 kcal/vrk, kun vastaava PAV laskettuna viidellä eri laskentakaavalla oli 1700 kcal/vrk, p < 0.001. Johtopäätökset: Yli 65-vuotiailla ALS-potilailla, jotka eivät sopeutuneet kajoamattomaan hen¬gityslaitehoitoon, oli nelinkertainen riski menehtyä aiemmin kuin kajoamattomaan hengityslai¬tehoitoon sopeutuneilla ALS-potilailla. Hengitystiheys osoittautui merkittävästi kiihtyneeksi ja rintakehän liike alentuneeksi ALS-potilailla, joille kajoamaton hengityslaitehoito katsottiin ai¬heelliseksi kuuden kuukauden kuluessa diagnoosihetkestä. Kajoamattoman hengityslaitehoidon aikana mitattu PAV ei poikennut mitatusta PAV:sta itsenäisen hengityksen aikana. Näin ollen epäsuoraa kalorimetriamenetelmää voidaan käyttää luotettavasti PAV:n määrittämiseen käytet¬täessä samanaikaisesti kotihoitoon soveltuvaa hengityslaitehoitoa. Elämää ylläpitävää kajoavaa hengityslaitehoitoa käyttävien ALS-potilaiden PAV oli merkittävästi hidastunut laskennallisella menetelmällä arvioituun PAV verrattuna.

NH90 helikopterin moottoreiden syklilaskennan tehostaminen ja elinkaarihallinta

Tutkimustyö liittyy NH90 Helikopterin RTM-322 moottoreiden syklivaihdettavi-en osien huollonsuunnitteluun ja sen kehittämiseen. Tavoitteena oli löytää nykyi-sen käyttösyklilaskennan tilalle säästävämpi ratkaisumalli ja saada määritettyä suihkumoottorin osakokonaisuuksille lisälentoaikaa sekä huollonsuunnitteluun järkevämmät käyttöjaksot. Tähän päästiin selvittämällä käytännön lentotoiminnan avulla uudet laskentakertoimet ja -mallit moottorin eri osien eliniän määrittämi-seksi. Konkreettisena tavoitteena oli saada koneen käyttöhistoriaan perustuen kohdeorganisaatiolle esitys, miten moottoreiden käyttösyklilaskentaa tulisi muut-taa ja tehostaa. Diplomityön aihe muodostuu kolmesta tutkimusongelmakokonaisuudesta; moot-torin käyttöhistorian tutkimisesta, moottorivalmistajan hyväksymien syklilasken-tamenetelmien tutkimisesta ja moottorin syklien säästövaikutustarkastelusta tut-kimuksen määrittämillä uusilla laskentamenetelmillä. Tutkimuksen tuloksena muodostui NH90 huollonsuunnitteluun arvio mahdollisis-ta moottorisyklisäästöistä sekä moottoreiden näkökulmasta priorisoitu lista heli-kopterien moottoreiden laitevaihtohuoltojen järjestyksestä seuraavan viiden vuo-den aikana. Syklien säästötarkastelun pohjalta suoritettiin yhden koneen osalta koko käyttöhistorian ajalta takaisinlaskentatarkastelu. Tutkimuksessa selvitettiin Ilmavoimien meneillään olevien projektien valossa moottorisyklien tarkanlasken-nan toteuttamismahdollisuudet tulevaisuudessa. Tutkimuksessa saatujen tulosten avulla vältyttäisiin tulevaisuudessa RTM-322 moottorin ennenaikaisilta laitevaih-doilta koko NH90 kaluston suhteen ja näin saataisiin aikaan merkittävän suuria säästöjä vuoteen 2020 mennessä.

Pp2a: At The Crossroads Between Growth and Defence In Plants

Living organisms manage their resources in well evolutionary-preserved manner to grow and reproduce. Plants are no exceptions, beginning from their seed stage they have to perceive environmental conditions to avoid germination at wrong time or rough soil. Under favourable conditions, plants invest photosynthetic end products in cell and organ growth to provide best possible conditions for generation of offspring. Under natural conditions, however, plants are exposed to a multitude of environmental stress factors, including high light and insufficient light, drought and flooding, various bacteria and viruses, herbivores, and other plants that compete for nutrients and light. To survive under environmental challenges, plants have evolved signaling mechanisms that recognise environmental changes and perform fine-tuned actions that maintain cellular homeostasis. Controlled phosphorylation and dephosphorylation of proteins plays an important role in maintaining balanced flow of information within cells. In this study, I examined the role of protein phosphatase 2A (PP2A) on plant growth and acclimation under optimal and stressful conditions. To this aim, I studied gene expression profiles, proteomes and protein interactions, and their impacts on plant health and survival, taking advantage of the model plant Arabidopsis thaliana and the mutant approach. Special emphasis was made on two highly similar PP2A-B regulatory subunits, B’γ and B’ζ. Promoters of B’γ and B’ζ were found to be similarly active in the developing tissues of the plant. In mature leaves, however, the promoter of B’γ was active in patches in leaf periphery, while the activity of B’ζ promoter was evident in leaf edges. The partially overlapping expression patterns, together with computational models of B’γ and B’ζ within trimeric PP2A holoenzymes suggested that B’γ and B’ζ may competitively bind into similar PP2A trimmers and thus influence each other’s actions. Arabidopsis thaliana pp2a-b’γ and pp2a-b’γζ double mutants showed dwarfish phenotypes, indicating that B’γ and B’ζ are needed for appropriate growth regulation under favorable conditions. However, while pp2a-b’γ displayed constitutive immune responses and appearance of premature yellowings on leaves, the pp2a-b’γζ double mutant supressed these yellowings. More detailed analysis of defense responses revealed that B’γ and B’ζ mediate counteracting effects on salicylic acid dependent defense signalling. Associated with this, B’γ and B’ζ were both found to interact in vivo with CALCIUM DEPENDENT PROTEIN KINASE 1 (CPK1), a crucial element of salicylic acid signalling pathway against pathogens in plants. In addition, B’γ was shown to modulate cellular reactive oxygen species (ROS) metabolism by controlling the abundance of ALTERNATIVE OXIDASE 1A and 1D in mitochondria. PP2A B’γ and B’ζ subunits turned out to play crucial roles in the optimization of plant choices during their development. Taken together, PP2A allows fluent responses to environmental changes, maintenance of plant homeostasis, and grant survivability with minimised cost of redirection of resources from growth to defence.

Lauhdevoimakapasiteetin ennenaikaisen poistumisen energiataloudelliset vaikutukset

Tässä diplomityössä on tutkittu lauhdekapasiteetin ennenaikaisen markkinoilta poistumisen energiataloudellisia vaikutuksia. Tarkastelu toteutettiin sähkömarkkinamallinnuksen avulla luomalla kaksi erilaista lauhdekapasiteettiskenaariota perustuen arvioituun lauhdekapasiteetin poistumiseen sekä vastavuoroisesti sen säilymiseen markkinoilla. Skenaarioiden vaikutuksia tutkittiin myös herkkyystarkasteluin ja tuloksia analysoitiin energiataloudellisesta näkökulmasta. Työn tavoitteena oli selvittää lauhdekapasiteetin ennenaikaisen poistumisen energiataloudellista kustannusta. Viime vuosien pitkittynyt talouden taantuma on hillinnyt kysynnän ennakoitua kehitystä johtaen alhaiseen sähkön markkinahintatasoon. Samalla tiukentuneet energiatuotannon ympäristövaatimukset asettavat investointirasitteita perinteisille voimalaitoksille heikentäen niiden taloudellisen kannattavuuden edellytyksiä. Markkinasähkön alhainen hintataso yhdessä investointirasitteiden kanssa asettaa haasteita etenkin usein rajatuotantomuotona toimiville lauhdelaitoksille. Alhaisen kannattavuuden seurauksena lauhdekapasiteettia arvioidaan poistuvan ennen teknisen käyttöiän täyttymistä markkinoilta merkittävästi lähivuosina. Kapasiteetin poistuminen kasvattaa oman tuotannon ja kysynnän välistä tehovajetta, minkä vuoksi sähköjärjestelmän nähdään tiukentuvan merkittävästi ennen rakenteilla olevan ydinvoimalaitoksen valmistumista. Työssä toteutettujen mallinnusten perusteella lauhdekapasiteetin väheneminen nostaa sähkön hintatasoa sekä lisää korkeiden hintapiikkien esiintymistä merkittävästi suhteessa korkeamman kapasiteetin tuloksiin. Sähköjärjestelmä on hyvin tiukka ennen rakenteilla olevan ydinvoimalaitoksen käyttöönottoa, minkä vuoksi lauhdekapasiteetin eroavaisuuksien vaikutukset ovat merkittävä etenkin poikkeuksellisen kylmänä vuotena. Lauhdekapasiteetin merkitys pienenee selvästi 2020-luvulla, kun oma tuotantokapasiteetti kasvaa. Työn tulosten perusteella lähivuosina alhaisemman lauhdekapasiteetin aiheuttama vuotuinen energiataloudellinen kustannus on huomattavasti korkeampi kuin laitosten kannattavan ylläpidon vaatima kustannus.

Psychological well-being of the parents and child development, behavior, and quality of life in very low birth weight infants

The parents of premature infants, especially the mothers, are at increased risk for distress. Infants born prematurely are at risk for developmental problems. The aim of this study was to investigate whether the psychological well-being of both parents is associated with child development in very low birth weight (VLBW, ≤1500g) children. The burden of prematurity-related morbidity to the children and to the family was also assessed. A cohort of 201 VLBW infants born during 2001–2006 in the Turku University Hospital, Finland, and their parents were studied (I–IV). One study included a control group (n=166) of full-term infants (IV). The psychological well-being of the parents was evaluated by assessments of depressive symptoms, parenting stress, the sense of coherence and general family functioning. Cognitive, behavioral, and socio-emotional development, and the health-related quality of life (HRQoL) of the children were determined when the children were 2 to 8 years old. The psychological well-being of the parents was associated with the cognitive, behavioral and social development of the VLBW children. The VLBW infants with prematurity-related morbidities had a poorer HRQoL and the general functioning of the family was inferior compared to the control children and their families. 64.5% of the VLBW children survived without morbidities. Most of the VLBW children did not have significant behavior problems (93%), had normal social skills (63%), had no emotional problems (64%), and had no problems in executive functioning (62%). Only 3% of the surviving VLBW infants had significant cognitive delay. In conclusion, the depressive symptoms and stress of the parents can be risk factors for disadvantageous child development, while a strong sense of coherence can be protective. Parents of the premature children with developmental delays might also experience more depressive symptoms and stress than other parents. Prematurity-related morbidities were a burden to the VLBW child as well as to the family.