Drying of Ink in Inkjet Printing

Tämän diplomityön tavoitteena oli saada perustietoa tekijöistä, jotka vaikuttavat musteen kuivumiseen erilaisilla paperipinnoilla inkjet tulostuksessa. Tavoitteena oli saada tietoa erilaisista musteista, joita käytetään yleisimmissä inkjet tulostustekniikoissa, miten paperit vaikuttavat musteen kuivumiseen ja minkälaisia menetelmiä on olemassa musteen kuivumistekijöiden määrittämiseen. Lisäksi tarkoituksena oli varmistaa, voidaanko inkjetmusteiden absorptioajan määrittämiseen käytettävää DIGAT-laitetta käyttää määrittämään ja ennustamaan erilaisten musteiden kuivumista erilaisilla paperipinnoilla sekä etsiä korrelaatioita musteen absorptioajan ja teknisten paperiominaisuuksien sekä inkjet tulostuksen laadun välillä. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin erilaisia inkjet tulostusmenetelmiä, niissä käytettäviä musteita ja musteiden koostumuksia. Tutkittiin myös paperin ja musteen välisiä vuorovaikutuksia sekä inkjet tulostuksen laatua. Kokeellisessa osassa tutkittiin musteenabsorboitumista paperiin DIGAT-laitteen avulla. kuudella eri musteella. Paperinäytteistä määritettiin teknisiä paperiominaisuuksia sekä ominaisuuksia, jotka liittyvät inkjet tulostuksen laatuun. Inkjet tulostuksen laatua tarkasteltiin tulostamalla testikuva kolmella eri tulostimella, jotka olivat Canon Bubble Jet i950, HP DeskJet Cxi970 ja Epson Stylus C46. Havaittiin, että DIGAT-laite ei sovellu määrittämään musteen absorptioaikoja kiiltäville näytteille.Tässä tutkimuksessa näyte, jonka kiilto oli 65 %, oli liian kiiltävä mitattavaksi DIGAT-laitteella. Lisäksi absorptiomäärityksissä havaittiin, että erilaiset musteet asettuvat erilailla paperin pintaan ja että pigmenttipohjaisella musteella asettumisaika oli kaikista pisin. Musteiden absorptioajat olivat nopeimpia erikoisinkjetpaperilla ja hitaimpia päällystetyillä, tiiviillä papereilla. Musteen absorptioajan ja teknisten paperiominaisuuksien ja inkjet tulostuksen laadun välisiä korrelaatioita oli vaikea havaita. Voidaan sanoa, että tulokset olivat muste- ja printterikohtaisia. Havaittiin vain muutamia teknisiä paperiominaisuuksia, jotka korreloivat hyvin musteen absorboitumisen kanssa. Nämäolivat Gurley-Hill huokoisuus, paperin tuhka- sekä kalsiumkarbonaattipitoisuus ja K&N värinabsorptio. Myöskään inkjet tulostuksen laadun ja musteen absorption välisiä korrelaatioita ei löytynyt kuin muutama; densiteetti, mottling sekä bleeding. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan todeta DIGAT-laitteen soveltuvan hyvin kuvaamaan inkjet tulostuksen laatuominaisuuksista densiteettia, mottlingia sekä bleedingiä. DIGAT-laitetta voidaan siis käyttää avuksi ennustettaessa kuivumisaikaa ja sen vaikutusta edellä mainittuihin ominaisuuksiin. Läpipainatusominaisuuksia DIGAT-laitteen avulla ei voida tutkia, sillä ne ovat enemmän riippuvaisia paperin neliömassasta, paksuudesta ja huokoisuudesta kuinmusteen absorptioajasta. Teknisistä paperiominaisuuksista Gurley-Hill huokoisuus, paperin tuhka-sekä CaCO3-pitoisuus ja K&N värinabsorptio kuvaavat hyvin musteen imeytymisaikaa paperiin, kun taas ominaisuudet Cobb, HST ja polaari- sekädispersiokomponentit eivät kuvaa. Näyttää siltä, että testikuva, joka on tällä hetkellä käytössä UPM Tutkimus-keskuksessa, ei sovellu suurtehotulostuksen laadun tarkkailuun. Testikuva toimii hyvin pöytätulostimilla ja perinteisillä kopiopapereilla ja inkjetpapereilla, jotka on tarkoitettu tulostettaviksi hitaasti. Tulostusnopeuden ja musteen kuivumisnopeuden välisiä ilmiöitä seei tuo esille, joten se ei sovellu kuvaamaan suurtehotulostusta.

Methods for Region Based Paper Surface Roughness Measurement

Paperin pinnan karheus on yksi paperin laatukriteereistä. Sitä mitataan fyysisestipaperin pintaa mittaavien laitteiden ja optisten laitteiden avulla. Mittaukset vaativat laboratorioolosuhteita, mutta nopeammille, suoraan linjalla tapahtuville mittauksilla olisi tarvetta paperiteollisuudessa. Paperin pinnan karheus voidaan ilmaista yhtenä näytteelle kohdistuvana karheusarvona. Tässä työssä näyte on jaettu merkitseviin alueisiin, ja jokaiselle alueelle on laskettu erillinen karheusarvo. Karheuden mittaukseen on käytetty useita menetelmiä. Yleisesti hyväksyttyä tilastollista menetelmää on käytetty tässä työssä etäisyysmuunnoksen lisäksi. Paperin pinnan karheudenmittauksessa on ollut tarvetta jakaa analysoitava näyte karheuden perusteella alueisiin. Aluejaon avulla voidaan rajata näytteestä selvästi karheampana esiintyvät alueet. Etäisyysmuunnos tuottaa alueita, joita on analysoitu. Näistä alueista on muodostettu yhtenäisiä alueita erilaisilla segmentointimenetelmillä. PNN -menetelmään (Pairwise Nearest Neighbor) ja naapurialueiden yhdistämiseen perustuvia algoritmeja on käytetty.Alueiden jakamiseen ja yhdistämiseen perustuvaa lähestymistapaa on myös tarkasteltu. Segmentoitujen kuvien validointi on yleensä tapahtunut ihmisen tarkastelemana. Tämän työn lähestymistapa on verrata yleisesti hyväksyttyä tilastollista menetelmää segmentoinnin tuloksiin. Korkea korrelaatio näiden tulosten välillä osoittaa onnistunutta segmentointia. Eri kokeiden tuloksia on verrattu keskenään hypoteesin testauksella. Työssä on analysoitu kahta näytesarjaa, joidenmittaukset on suoritettu OptiTopolla ja profilometrillä. Etäisyysmuunnoksen aloitusparametrit, joita muutettiin kokeiden aikana, olivat aloituspisteiden määrä ja sijainti. Samat parametrimuutokset tehtiin kaikille algoritmeille, joita käytettiin alueiden yhdistämiseen. Etäisyysmuunnoksen jälkeen korrelaatio oli voimakkaampaa profilometrillä mitatuille näytteille kuin OptiTopolla mitatuille näytteille. Segmentoiduilla OptiTopo -näytteillä korrelaatio parantui voimakkaammin kuin profilometrinäytteillä. PNN -menetelmän tuottamilla tuloksilla korrelaatio oli paras.

Correlated genetic effects on reproduction define a domestication syndrome in a forest tree.

Compared to natural selection, domestication implies a dramatic change in traits linked to fitness. A number of traits conferring fitness in the wild might be detrimental under domestication, and domesticated species typically differ from their ancestors in a set of traits known as the domestication syndrome. Specifically, trade-offs between growth and reproduction are well established across the tree of life. According to allocation theory, selection for growth rate is expected to indirectly alter life-history reproductive traits, diverting resources from reproduction to growth. Here we tested this hypothesis by examining the genetic change and correlated responses of reproductive traits as a result of selection for timber yield in the tree Pinus pinaster. Phenotypic selection was carried out in a natural population, and progenies from selected trees were compared with those of control trees in a common garden experiment. According to expectations, we detected a genetic change in important life-history traits due to selection. Specifically, threshold sizes for reproduction were much higher and reproductive investment relative to size significantly lower in the selected progenies just after a single artificial selection event. Our study helps to define the domestication syndrome in exploited forest trees and shows that changes affecting developmental pathways are relevant in domestication processes of long-lived plants.

Equivalent roughness of gravel-bed rivers

The relation between the equivalent roughness and different grain size percentiles of the sediment in gravel-bed rivers was determined under the hypothesis that the vertical distribution of the flow velocity follows a logarithmic law. A set of 954 data points was selected from rivers with gravel size sediment or larger, with a non-sinuous alignment and free of vegetation or obstacles. According to the results, the ks roughness is equivalent to approximately 2.4D90, 2.8D84, and 6.1D50. No correlation was detected between the sediment sorting and the sediment mobility index on one hand, and, on the other, the coefficient of proportionality of each grain size percentile.

Paper Surface Image Processing for Roughness Quality Measurement

Diplomityössä on käsitelty paperin pinnankarkeuden mittausta, joka on keskeisimpiä ongelmia paperimateriaalien tutkimuksessa. Paperiteollisuudessa käytettävät mittausmenetelmät sisältävät monia haittapuolia kuten esimerkiksi epätarkkuus ja yhteensopimattomuus sileiden papereiden mittauksissa, sekä suuret vaatimukset laboratorio-olosuhteille ja menetelmien hitaus. Työssä on tutkittu optiseen sirontaan perustuvia menetelmiä pinnankarkeuden määrittämisessä. Konenäköä ja kuvan-käsittelytekniikoita tutkittiin karkeilla paperipinnoilla. Tutkimuksessa käytetyt algoritmit on tehty Matlab® ohjelmalle. Saadut tulokset osoittavat mahdollisuuden pinnankarkeuden mittaamiseen kuvauksen avulla. Parhaimman tuloksen perinteisen ja kuvausmenetelmän välillä antoi fraktaaliulottuvuuteen perustuva menetelmä.

COMPASS identifies T-cell subsets correlated with clinical outcomes.

Advances in flow cytometry and other single-cell technologies have enabled high-dimensional, high-throughput measurements of individual cells as well as the interrogation of cell population heterogeneity. However, in many instances, computational tools to analyze the wealth of data generated by these technologies are lacking. Here, we present a computational framework for unbiased combinatorial polyfunctionality analysis of antigen-specific T-cell subsets (COMPASS). COMPASS uses a Bayesian hierarchical framework to model all observed cell subsets and select those most likely to have antigen-specific responses. Cell-subset responses are quantified by posterior probabilities, and human subject-level responses are quantified by two summary statistics that describe the quality of an individual's polyfunctional response and can be correlated directly with clinical outcome. Using three clinical data sets of cytokine production, we demonstrate how COMPASS improves characterization of antigen-specific T cells and reveals cellular 'correlates of protection/immunity' in the RV144 HIV vaccine efficacy trial that are missed by other methods. COMPASS is available as open-source software.

Bacterial adhesion efficiency on implant abutments: a comparative study

The attachment of Escherichia coli ATCC 25922 and Staphylococcus aureus ATCC 28213 onto six different materials used to manufacture dental implant abutments was quantitatively determined after 2 and 24 h of contact between the materials and the bacterial cultures. The materials were topographically characterized and their wettability determined, with both parameters subsequently related to bacterial adhesion. Atomic force microscopy, interferometry, and contact angle measurement were used to characterize the materials" surfaces. The results showed that neither roughness nor nano-roughness greatly influenced bacterial attachment whereas wettability strongly correlated with adhesion. After 2 h the degree of E. coli attachment markedly differed depending on the material whereas similar differences were not observed for S. aureus, which yielded consistently higher counts of adhered cells. Nevertheless, after 24 h the adhesion of the two species to the different test materials no longer significantly differed, although on all surfaces the numbers of finally adhered E. coli were higher than those of S. aureus

Empirical study of correlated survival times for recurrent events with proportional hazards margins and the effect of correlation and censoring.

Background: In longitudinal studies where subjects experience recurrent incidents over a period of time, such as respiratory infections, fever or diarrhea, statistical methods are required to take into account the within-subject correlation. Methods: For repeated events data with censored failure, the independent increment (AG), marginal (WLW) and conditional (PWP) models are three multiple failure models that generalize Cox"s proportional hazard model. In this paper, we revise the efficiency, accuracy and robustness of all three models under simulated scenarios with varying degrees of within-subject correlation, censoring levels, maximum number of possible recurrences and sample size. We also study the methods performance on a real dataset from a cohort study with bronchial obstruction. Results: We find substantial differences between methods and there is not an optimal method. AG and PWP seem to be preferable to WLW for low correlation levels but the situation reverts for high correlations. Conclusions: All methods are stable in front of censoring, worsen with increasing recurrence levels and share a bias problem which, among other consequences, makes asymptotic normal confidence intervals not fully reliable, although they are well developed theoretically.

Meta-analysis of correlated traits via summary statistics from GWASs with an application in hypertension

Genome-wide association studies (GWASs) have identified many genetic variants underlying complex traits. Many detected genetic loci harbor variants that associate with multiple-even distinct-traits. Most current analysis approaches focus on single traits, even though the final results from multiple traits are evaluated together. Such approaches miss the opportunity to systemically integrate the phenome-wide data available for genetic association analysis. In this study, we propose a general approach that can integrate association evidence from summary statistics of multiple traits, either correlated, independent, continuous, or binary traits, which might come from the same or different studies. We allow for trait heterogeneity effects. Population structure and cryptic relatedness can also be controlled. Our simulations suggest that the proposed method has improved statistical power over single-trait analysis in most of the cases we studied. We applied our method to the Continental Origins and Genetic Epidemiology Network (COGENT) African ancestry samples for three blood pressure traits and identified four loci (CHIC2, HOXA-EVX1, IGFBP1/IGFBP3, and CDH17; p < 5.0 × 10(-8)) associated with hypertension-related traits that were missed by a single-trait analysis in the original report. Six additional loci with suggestive association evidence (p < 5.0 × 10(-7)) were also observed, including CACNA1D and WNT3. Our study strongly suggests that analyzing multiple phenotypes can improve statistical power and that such analysis can be executed with the summary statistics from GWASs. Our method also provides a way to study a cross phenotype (CP) association by using summary statistics from GWASs of multiple phenotypes.

Networks of noisy oscillators with correlated degree and frequency dispersion

We investigate how correlations between the diversity of the connectivity of networks and the dynamics at their nodes affect the macroscopic behavior. In particular, we study the synchronization transition of coupled stochastic phase oscillators that represent the node dynamics. Crucially in our work, the variability in the number of connections of the nodes is correlated with the width of the frequency distribution of the oscillators. By numerical simulations on Erdös-Rényi networks, where the frequencies of the oscillators are Gaussian distributed, we make the counterintuitive observation that an increase in the strength of the correlation is accompanied by an increase in the critical coupling strength for the onset of synchronization. We further observe that the critical coupling can solely depend on the average number of connections or even completely lose its dependence on the network connectivity. Only beyond this state, a weighted mean-field approximation breaks down. If noise is present, the correlations have to be stronger to yield similar observations.

Gamma oscillations in V1 are correlated with GABAA receptor density: A multi-modal MEG and Flumazenil-PET study.

High-frequency oscillations in the gamma-band reflect rhythmic synchronization of spike timing in active neural networks. The modulation of gamma oscillations is a widely established mechanism in a variety of neurobiological processes, yet its neurochemical basis is not fully understood. Modeling, in-vitro and in-vivo animal studies suggest that gamma oscillation properties depend on GABAergic inhibition. In humans, search for evidence linking total GABA concentration to gamma oscillations has led to promising -but also to partly diverging- observations. Here, we provide the first evidence of a direct relationship between the density of GABAA receptors and gamma oscillatory gamma responses in human primary visual cortex (V1). By combining Flumazenil-PET (to measure resting-levels of GABAA receptor density) and MEG (to measure visually-induced gamma oscillations), we found that GABAA receptor densities correlated positively with the frequency and negatively with amplitude of visually-induced gamma oscillations in V1. Our findings demonstrate that gamma-band response profiles of primary visual cortex across healthy individuals are shaped by GABAA-receptor-mediated inhibitory neurotransmission. These results bridge the gap with in-vitro and animal studies and may have future clinical implications given that altered GABAergic function, including dysregulation of GABAA receptors, has been related to psychiatric disorders including schizophrenia and depression.

Three Wavelength Optical Probe for Surface Roughness Measurements of Paper Samples

In the present diploma work optical inspection methods were used to investigate surface roughness of paper samples. A special measurement setup, which includes three laser light sources of three different wavelengths, photodetector and goniometer, was used to measure the reflected laser light properties. The intensity of the light reflected in specular direction was measured versus the laser incidence angle for reference metal sample. The value of roughness was estimated and compared to initially known value of metal sample roughness. Thus, the measurement equipment and method were validated. Then the reflected intensity was measured versus reflection angle at constant incidence angle for the same metal sample and paper samples under investigation. The final values of the surface roughness were obtained from the analysis of the reflected intensity dependence. The results are in good correlation with other research groups.

Construção e avaliação de célula de fluxo para estudo da tensão interfacial dinâmica da interface fluxo líquido - sólido por despolarização da fluorescência

A simple low-cost flow cell was developed, built and optimized in order to observe dynamic interfacial tension of continuous flow systems. Distinct materials can be used in one of the cell walls in order to observe the intermolecular forces between the flowing liquid and the chemical constitution of the walls. The fluorescence depolarization was evaluated using Rhodamine B as fluorescent probe seeded in ethylene glycol. The effects of the positioning angles on the data acquired across the cell are reported. The reproducibility of the data was evaluated with a spectrometer assembled in-house and the relative standard deviation was below 3%.