Understanding the in vitro dissolution rate of glasses with respect to future clinical applications

Glass is a unique material with a long history. Several glass products are used daily in our everyday life, often unnoticed. Glass can be found not only in obvious applications such as tableware, windows, and light bulbs, but also in tennis rackets, windmill turbine blades, optical devices, and medical implants. The glasses used at present as implants are inorganic silica-based melt-derived compositions mainly for hard-tissue repair as bone graft substitute in dentistry and orthopedics. The degree of glass reactivity desired varies according to implantation situation and it is vital that the ion release from any glasses used in medical applications is controlled. Understanding the in vitro dissolution rate of glasses provides a first approximation of their behavior in vivo. Specific studies concerning dissolution properties of bioactive glasses have been relatively scarce and mostly concentrated to static condition studies. The motivation behind this work was to develop a simple and accurate method for quantifying the in vitro dissolution rate of highly different types of glass compositions with interest for future clinical applications. By combining information from various experimental conditions, a better knowledge of glass dissolution and the suitability of different glasses for different medical applications can be obtained. Thus, two traditional and one novel approach were utilized in this thesis to study glass dissolution. The chemical durability of silicate glasses was tested in water and TRIS-buffered solution at static and dynamic conditions. The traditional in vitro testing with a TRISbuffered solution under static conditions works well with bioactive or with readily dissolving glasses, and it is easy to follow the ion dissolution reactions. However, in the buffered solution no marked differences between the more durable glasses were observed. The hydrolytic resistance of the glasses was studied using the standard procedure ISO 719. The relative scale given by the standard failed to provide any relevant information when bioactive glasses were studied. However, the clear differences in the hydrolytic resistance values imply that the method could be used as a rapid test to get an overall idea of the biodegradability of glasses. The standard method combined with the ion concentration and pH measurements gives a better estimate of the hydrolytic resistance because of the high silicon amount released from a glass. A sensitive on-line analysis method utilizing inductively coupled plasma optical emission spectrometer and a flow-through micro-volume pH electrode was developed to study the initial dissolution of biocompatible glasses. This approach was found suitable for compositions within a large range of chemical durability. With this approach, the initial dissolution of all ions could be measured simultaneously and quantitatively, which gave a good overall idea of the initial dissolution rates for the individual ions and the dissolution mechanism. These types of results with glass dissolution were presented for the first time during the course of writing this thesis. Based on the initial dissolution patterns obtained with the novel approach using TRIS, the experimental glasses could be divided into four distinct categories. The initial dissolution patterns of glasses correlated well with the anticipated bioactivity. Moreover, the normalized surface-specific mass loss rates and the different in vivo models and the actual in vivo data correlated well. The results suggest that this type of approach can be used for prescreening the suitability of novel glass compositions for future clinical applications. Furthermore, the results shed light on the possible bioactivity of glasses. An additional goal in this thesis was to gain insight into the phase changes occurring during various heat treatments of glasses with three selected compositions. Engineering-type T-T-T curves for glasses 1-98 and 13-93 were stablished. The information gained is essential in manufacturing amorphous porous implants or for drawing of continuous fibers of the glasses. Although both glasses can be hot worked to amorphous products at carefully controlled conditions, 1-98 showed one magnitude greater nucleation and crystal growth rate than 13-93. Thus, 13-93 is better suited than 1-98 for working processes which require long residence times at high temperatures. It was also shown that amorphous and partially crystalline porous implants can be sintered from bioactive glass S53P4. Surface crystallization of S53P4, forming Na2O∙CaO∙2SiO2, was observed to start at 650°C. The secondary crystals of Na2Ca4(PO4)2SiO4, reported for the first time in this thesis, were detected at higher temperatures, from 850°C to 1000°C. The crystal phases formed affected the dissolution behavior of the implants in simulated body fluid. This study opens up new possibilities for using S53P4 to manufacture various structures, while tailoring their bioactivity by controlling the proportions of the different phases. The results obtained in this thesis give valuable additional information and tools to the state of the art for designing glasses with respect to future clinical applications. With the knowledge gained we can identify different dissolution patters and use this information to improve the tuning of glass compositions. In addition, the novel online analysis approach provides an excellent opportunity to further enhance our knowledge of glass behavior in simulated body conditions.

Possibilities of Competition Indices to Describe Competitive Differences between Scots Pine Families

Summary

Degree of previous cutting in explaining the differences in diameter distributions between mature managed and natural Norway spruce forests

Abstract

Cultural differences affecting claim handling process and perceived quality in Finnish-Japanese paperboardbusiness

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää Suomen ja Japanin välisten kulttuurierojen vaikutus valitustenkäsittelyprosessiin ja laatukäsityksiin case-yrityksen ja sen asiakkaiden välillä. Teoreettisen viitekehyksen muodostamisessa käytettiin näkemyksiä kulttuurista, kulttuurienvälisestä viestinnästä, valitustenkäsittelystä ja laatukäsityksistä. Kulttuurierojen tarkastelemiseksi esiteltiin kulttuurien ulottuvuuksia eritteleviä viitekehyksiä ja kulturaalisten tekijöiden vaikutusta viestintään. Suomen ja Japanin kulttuureja esiteltiin myös yksityiskohtaisemmin aikaisempien tutkimusten valossa. Työn empiirisessä osassa tutkittiin case-yrityksen sisäisiä sekä yrityksen ja sen asiakkaiden välisiä näkemyseroja. Tutkimus suoritettiin laadullisena case-tutkimuksena, jossa tarkasteltiin myös toimenpiteitä case-yrityksen liiketoimintaympäristön parantamiseksi. Tarvittava tieto kerättiin kirjallisuudesta, artikkeleista, taustahaastatteluilla sekä haastattelemalla yrityksen henkilöstöä Suomessa ja Japanissa samoin kuin sen japanilaisia asiakkaita. Japanilaiset asiakas/toimittaja-suhteet ovat ulkomaalaiselle yritykselle haastava liiketoimintaympäristö. Luottamuksen rakentaminen pitkällä tähtäimellä vaatii läheistä kommunikointia vastapuolen tuntemiseksi, jotta voidaan kehittää tuotteita paremmiksi ja vähentää valituskustannuksia. Laatuajattelua tulee myös yhdenmukaistaa tuotteiden ja palvelujen laadun parantamiseksi.

Logistics Development in Finnish and Swedish Companies with Respect of Russia and Four Asian Countries: Traffic Flow and Warehousing Analysis from Current Situation and Likely Development Trends

On selvää, että tänä päivänä maailmankaupan painopiste on hiljalleen siirtymässä Aasiaan ja varsinkin Kiina on ollut huomion keskipisteessä. Erityisesti valmistavien yritysten perspektiivistä muutos on ollut merkittävä ja tämä tosiasia kasvattaa yrityksissä paineita luoda kustannustehokkaita toimitusketjuratkaisuja,joiden vasteaika on mahdollisimman lyhyt. Samaan aikaan kun tarkastellaan kuljetusvirtoja, huomattaan että maanosien välillä on suuri epätasapaino. Tämä on enimmäkseen seurausta suurten globaalisti toimivien yritysten toimitusketjustrategioista. Useimmat näistä toimijoista optimoivat verkostonsa turvautumalla 'paikalliseen hankintaan', jotta he voisivat paremmin hallita toimitusketjujaan ja saada näitä reagointiherkimmiksi. Valmistusyksiköillä onkin monesti Euroopassa pakko käyttää kalliita raaka-aineita ja puolivalmisteita. Kriittisiksi tekijöiksi osoittautuvat kuljetus- ja varastointikustannukset sekä näiden seurauksena hukka-aika, joka aiheutuu viivästyksistä. Voidakseen saavuttaa optimiratkaisun, on tehtävä päätös miten tuotteet varastoidaan: keskitetysti tai hajautetusti ja integroida tämä valinta sopivien kuljetusmuotojen kanssa. Aasiasta Pohjois-Eurooppaan on halpaa käyttää merikuljetusta, mutta operaatio kestää hyvin pitkään - joissain tapauksessa jopa kahdeksan viikkoa. Toisaalta lentokuljetus on sekä kallis että rajoittaa siirrettävien tuotteiden eräkokoa.On olemassa kolmaskin vaihtoehto, josta voisi olla ratkaisuksi: rautatiekuljetus on halvempi kuin lentokuljetus ja vasteajat ovat lyhyemmät kuin merikuljetuksissa. Tässä tutkimuksessa tilannetta selvitetään kyselyllä, joka suunnattiin Suomessa ja Ruotsissa toimiville yrityksille. Tuloksien perusteella teemme johtopäätökset siitä, mitkä kuljetusmuotojen markkinaosuudet tulevat olemaan tulevaisuudessa sekä luomme kuvan kuljetusvirroista Euroopan, Venäjän, Etelä-Korea, Intian, Kiinan ja Japanin välillä. Samalla on tarkoitus ennakoida sitä, miten tarkastelun kohteena olevat yritykset aikovat kehittää kuljetuksiaan ja varastointiaan tulevien vuosien aikana. Tulosten perusteella näyttää siltä, että seuraavan viiden vuoden kuluessa kuljetuskustannukset eivät merkittävissä määrin tule muuttuman ja meri- sekä kumipyöräkuljetukset pysyvät suosituimpina vaihtoehtoina.Kuitenkin lentokuljetusten osuus laskee hiukan, kun taas rautatiekuljetusten painotus kasvaa. Tulokset paljastavat, että Kiinassa ja Venäjällä kuljetettava konttimäärä kasvaa; Intiassa tulos on saman suuntainen, joskaan ei niin voimakas. Analyysimme mukaan kuljetusvirtoihin liittyvä epätasapaino säilyy Venäjän kuljetusten suhteen: yritykset jatkavat tulevaisuudessakin vientiperusteista strategiaansa. Varastoinnin puolella tunnistamme pienemmän muutoksen, jonka mukaan pienikokoisten varastojen määrät todennäköisesti vähenevät tulevaisuudessa ja kiinnostus isoja varastoja kohtaan lisääntyy. Tässä kohtaa on mainittava, että suomalaisilla yrityksillä on enemmän varastoja Keski- ja Itä-Euroopassa verrattuna ruotsalaisiin toimijoihin, jotka keskittyvät selkeämmin Länsi-Euroopan maihin. Varastoja yrityksillä on molemmissa tapaukissa paljolti kotimaassaan. Valitessaan varastojensa sijoituskohteita yritykset painottavat seuraavia kriteereitä: alhaiset jakelukustannukset, kokoamispaikan/valmistustehtaan läheisyys, saapuvan logistiikan integroitavuus ja saatavilla olevat logistiikkapalvelut. Tutkimuksemme lopussa päädymme siihen, että varastojen sijoituspaikat eivät muutu satamien rakenteen ja liikenneyhteyksien takia kovinkaan nopeasti.

Characteristics of Flowing Film

Työssä tutkittiin uutta teknologiaa pigmenttipäällystykseen. Tämä tekniikka on yleisesti tunnettua eräillä muilla teollisuudenaloilla. Kirjallisuustutkimuksessa on esitelty prosessia ja sen eri osatekijöitä sekä muilla aloilla tunnettuja prosessimuuttujia. Päällystyspastojen ja päällystettävien pintojen teoriaa on selvitetty uuden tekniikan ja pigmenttipäällystyksen valossa. Uuden tekniikan perusmekanismeja tutkittiin kokeellisessa osassa. Valuvan nestefilmin stabiilisuutta tutkittiin minimivirtauksen avulla. Stabiilisuustutkimuksen suorittamiseen käytettiin apuna Taguchi-matriisia DOE-ohjelmalla (Design of Experiments). Kokeiden perusteella minimivirtauksen kannalta päällystyspastalle edullisempi koostumus on kalsiumkarbonaatti- kuin kaoliinipasta. Sideaineella on pienempi osuus lateksia ja polyvinyylialkoholia parempi. Suurempi osuus pinta-aktiivista ainetta ja matala pastan kuiva-ainepitoisuus ovat suositeltuja. Tehokas ilmanpoisto päällystyspastasta on myös tärkeää lopullisen tuloksen kannalta. Koekoneella ajetuissa päällystyskokeissa havaittiin valuvan filmin ominaisuuksien tärkeys. Pienetkin kaasumäärät päällystyspastassa häiritsivät lopullisen päällysteen laatua. Päällystyspastan ilmanpoisto on avainasemassa erityisesti kun päällystetään suurella nopeudella pieniä päällystemääriä. Koeajoissa havaittiin kaikki kirjallisuudessa esitellyt rajoittavat tekijät. Kokeissa päällystettiin 400-1600 m/min nopeudella 5-20 g/m² päällystemääriä. Olosuhteet stabiilille nestefilmille vaativat edelleen kehitystä suurella nopeudella päällystettäessä. Päällysteen eroavaisuuksia verrattiin teräpäällystysmenetelmiin. Terä-päällystyksellä saadaan sileä mutta epätasaisesti peittävä pinta kun taas uuden tekniikan päällyste mukailee päällystettävän alustan topografiaa. Tasapaksun päällysteen etuna on hyvä peittävyys jo pienellä päällystemäärällä.

Comparison of Compound Lean Nozzles and Controlled Flow Nozzles at Off-Design

Turbokoneet ja etenkin höyryturbiinit ovat usein suunniteltu ja optimoitu toimimaan tietyssä toimintapisteessä jossa häviöt on minimoitu ja hyötysuhde maksimoitu. Joissakin tapauksissa on kuitenkin tarpeellista käyttää turbiinia toimintapisteen ulkopuolella. Tällöin turbiinin läpi virtaava massavirta muuttuu ja yleensä heikentää hyötysuhdetta. Turbokoneiden suorituskykyä voidaan parantaa käyttämällä kolmidimensionaalisesti muotoiltuja siipiä. Työssä on vertailtu laskennallisesti kahta kohtuullisesti muotoiltua suutinta (Compound lean ja Controlled flow) niiden suunnitellun toimintapisteen ulkopuolella. Kolmas suutin, ilman kolmidimensionaalista muotoilua on mukana vertailukohteena. Suutinten suorituskykyä tutkitaan laskennallisen virtausmekaniikan avulla olosuhteissa, jotka ovat toimintapisteen ulkopuolella. Virtauksen muutoksia tutkitaan kokonaispainehäviön, isentrooppisen hyötysuhteen ja virtauspinnan yhdenmukaisuuden avulla. Virtauspintoja verrataan ulosvirtauskulman, massavirran ja toisiovirtausvektoreiden jakauman avulla. Erot suutinten suorituskykyvyssä korostavat ylikuormalla. Kun massavirran arvoa on kohotettu eniten, Compound lean suuttimilla hyötysuhde laskee Controlled flow suuttimeen verrattuna vähemmän. Alikuormalla, kun massavirran arvoa lasketaan, erot suuttimien suorituskyvyssä pienenevät ja tutkittujen suuttimien ulosvirtaus on samankaltainen.

Kassanhallinta kuntasektorilla -sovellus Etelä-Karjalan ydinkuntien likvidimpien varojen osalta

Tutkielmassa analysoidaan kunnan kassanhallinnan likvidimpien varojen prosessien toteuttamista, kun tavoitteena on kustannustehokkuuden parantaminen. Lisäksi selvitetään Etelä-Karjalan ydinkuntien eli Lappeenrannan, Imatran ja Joutsenon mahdollisuuksia tehostaa yhteistyötä taloushallinnon alueella. Työn teoriaosassa tarkastellaan kuntasektorin kassanhallintaa erityisesti myyntisaamisten ja ostovelkojen hallinnan osalta. Keskeistä on löytää prosesseista kustannuksia ja viivettä minimoivia menettelytapoja, joita olisi mahdollista hyödyntää kunnan kassanhallinnassa. Tehokkaassa kassanhallinnassa korostuu yhä enenevissä määrin informaatioteknologian rooli. Tästä johtuen tutkimuksessa kartoitetaan perinteisten menettelytapojen automatisoinnin mahdollisuuksia ja etuja. Empiirisessä osassa tarkastellaan kohdekuntien kassanhallinnan menettelytapoja sekä niiden yhtäläisyyksiä ja eroavuuksia. Lisäksi kartoitetaan yhteistyön lisäämisen mahdollisuuksia ja esteitä sekä määritetään käytetyn aineiston perusteella tehokkaan kassanhallinnan edellyttämät menettelytavat. Tutkimuksesta voidaan päätellä kuntien tavoittelevan joustavampia ja kustannuksia minivoivia kassanhallinnan menettelytapoja vaikka perinteisten menetelmien uudistaminen ei aina olekaan helppoa. Automatisointi ja prosessien virtaviivaistaminen on taloudellisen menestyksen ja kilpailussa mukana pysymisen edellytys. Tehokkuuden etsiminen tiiviimmän yhteistyön kautta olisi järkevää, mutta asenteet ja kontrollin menettämisen pelko estävät yhteistyöhön perustuvien suuruuden etujen saavuttamisen.

Sisäisen tarkastuksen ja tilintarkastuksen välinen yhteistyö

Tutkimuksen tavoitteena on etsiä tarkastustahojen välistä yhteistyötä edistäviä tekijöitä sekä tutkia, mitä hyötyä yhteistyöstä on. Empiirisessä osassa tutkitaan Sisäiset tarkastajat ry:n jäsenten näkemyksiä yhteistyön hyödyllisyydestä ja tutkitaan löytyykö yhteistyötä edistäviä tekijöitä sekä vertaillaan tuloksia teoriaan. Mielipiteitä tarkastellaan erikseen julkisen sektorin ja yrityssektorin osalta ja tutkitaan onko mielipide-erot tilastollisesti merkitseviä. Keskinäinen luottamus ja arvostus, yhteistyöhalukkuus, johdon vahva tuki, riippumattomuus, säännöllinen tapaaminen, raporttien vaihtaminen ja hyvät vuorovaikutussuhteet edistävät yhteistyötä. Suunnitteluun, koordinointiin ja työnjakoon tulee kiinnittää huomiota. Sisäisen tarkastuksen organisointitavalla, koolla ja heidän ammattitaidollaan voi olla vaikutusta yhteistyön muodostumiseen. Yhteistyöstä hyötyvät molemmat tarkastustahot ja organisaatio. Yhteistyön avulla voidaan kasvattaa ammattitaitoa, saada kustannussäästöjä ja kattavampi tarkastuskokonaisuus sekä välttyä päällekkäiseltä työltä. Kyselytutkimuksen tulokset osoittivat, että yhteistyötä edistäviä tekijöitä oli melko paljon, varsinkin yrityssektorin vastaajien osalta. Edellä mainittuja hyötyjä oli saatu, mutta julkisen sektorin vastaajat olivat asiasta vähemmän samaa mieltä. Mielipide-erojen yleistettävyyteen tulee kuitenkin suhtautua kriittisesti, koska aineiston koko jäi melko pieneksi.

Aasian toinen todellisuus - Suomen suurlähetystöjen monikulttuurisen johtamisen haasteet

Monikulttuurinen johtaminen on globalisaation ja nopean kansainvälistymisen takia erittäin ajankohtainen aihe. Suomessa sitä on kuitenkin tutkittu vasta vähän. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on tutkia Suomen suurlähetystöjenmonikulttuurista johtamista Aasian eri kohdemaissa ja kulttuureissa sekä ottaa osaa tieteelliseen keskusteluun monikulttuurisesta johtamisesta. Tutkimuksen kohdemaiksi on valittu neljä Aasian maata, jotka ovat tällä hetkellä hyvin ajankohtaisia nopean talouskasvunsa takia. Itä-Aasiasta mukana ovat Etelä-Korea (Korean tasavalta), Japani ja Kiinan kansantasavalta sekä Kaakkois-Aasiasta tutkimuksessa mukana on Malesia. Tämä tutkimus on laadullinen tutkimus, jonka aineisto koostuu kahdesta laadulliselle tutkimukselle poikkeuksellisesta avoimesta kyselystä, jotka on lähetetty edellä mainittujen maiden suurlähettiläille eri kohdemaihin. Analyysissä menetelmänä on käytetty teemoittelua, jonka avulla on voitu jäsentää saatua aineistoa. Näin teemojen vertailu on myös ollut helpompaa. Tutkimuksen tuloksista kävi ilmi, että monikulttuurinen johtaminen on erittäin haasteellista kansallisten kulttuurien eroista johtuen. Arvot ovat hyvin keskeisessä osassa kulttuuria tutkittaessa ja niiden erot voivat vaikeuttaa kanssakäymistä eri kulttuureista tulevien ihmisten kesken, koska asioiden merkitykset jäävät usein arvoituksiksi vieraasta kulttuurista tuleville henkilöille. Kansallisen kulttuurin tekijöistä kieli, arvot ja uskonto ovat merkittäviä monikulttuurisen johtamisen kannalta. Tutkimuksesta kävi myös ilmi, että Itä- Aasian maissa konfutselaisuudella on suuri merkitys yhteiskuntafilosofiana. Se on muokannut yhteiskunnan arvoja, tapoja ja rakenteita. Vanhempien ja ylempiarvoisten ihmisten arvostus ja vahvasti hierarkkinen yhteiskuntarakenne ovat tyypillisiä konfutselaisuuden piirteitä. Kulttuurin ulottuvuuksista merkityksellisempiä tämän tutkimuksen kannalta ovat yksilöllisyys vs. kollektiivisuus, valtaetäisyys ja konfutselaisuuden dynamiikka (lyhyen vs. pitkän aikavälin suuntautuminen). Kaikki tämän tutkimuksen maat ovat kollektiivisia sekä niissä valtaetäisyys on myös korkea. Tämä tuo haasteita monikulttuuriseen johtamiseen Suomen suurlähetystöissä, koska suomalainen kulttuuri on useimpien länsimaiden tapaan yksilöllinen ja valtaetäisyys on suhteellisen matala. Konfutselaisuuden dynamiikka vaikuttaa lähinnä vain Itä-Aasian maissa tuoden mukanaan erittäin vahvan hierarkian, jota ei voi sivuuttaa. Tutkimuksen aineistoa käsitellään näytenäkökulmasta, eikä sitä ei voisuoraan verrata muihin organisaatioihin tai kulttuureihin. Toisaalta jokaisen kansallisen kulttuurin ihmiset toimivat tietyllä tavalla tietyssä kontekstissa, riippumatta siitä, missä organisaatiossa he työskentelevät. Kulttuuri ohjaa ihmisen toimintaa ja kansallinen kulttuuri on yrityskulttuuria voimakkaampi tekijä.