Development of an inspection regime for on-site domestic wastewater treatment systems

The overall purpose of this study was to develop a thorough inspection regime for onsite wastewater treatment systems, which is practical and could be implemented on all site conditions across the country. With approximately 450,000 onsite wastewater treatment systems in Ireland a risk based methodology is required for site selection. This type of approach will identify the areas with the highest potential risk to human health and the environment and these sites should be inspected first. In order to gain the required knowledge to develop an inspection regime in-depth and extensive research was earned out. The following areas of pertinent interest were examined and reviewed, history of domestic wastewater treatment, relevant wastewater legislation and guidance documents and potential detrimental impacts. Analysis of a questionnaire from a prior study, which assessed the resources available and the types of inspections currently undertaken by Local authorities was carried out. In addition to the analysis of the questionnaire results, interviews were carried out with several experts involved in the area of domestic wastewater treatment. The interview focussed on twelve key questions which were directed towards the expert’s opinions on the vital aspects of developing an inspection regime. The background research, combined with the questionnaire analysis and information from the interviews provided a solid foundation for the development of an inspection regime. Chapter 8 outlines the inspection regime which has been developed for this study. The inspection regime includes a desktop study, consultation with the homeowners, visual site inspection, non-invasive site tests, and inspection of the treatment systems. The general opinion from the interviews carried out, was that a standardised approach for the inspections was necessary. For this reason an inspection form was produced which provides a standard systematic approach for inspectors to follow. This form is displayed in Appendix 3. The development of a risk based methodology for site selection was discussed and a procedure similar in approach to the Geological Survey of Irelands Groundwater Protection Schemes was proposed. The EPA is currently developing a risk based methodology, but it is not available to the general public yet. However, the EPA provided a copy of a paper outlining the key aspects of their methodology. The methodology will use risk maps which take account of the following parameters: housing density, areas with inadequate soil conditions, risk of water pollution through surface and subsurface pathways. Sites identified with having the highest potential risk to human health and the environment shall be inspected first. Based on the research carried out a number of recommendations were made which are outlined in Chapter 10. The principle conclusion was that, if these systems fail to operate satisfactorily, home owners need to understand that these systems dispose of the effluent to the 'ground' and the effluent becomes part of the hydrological cycle; therefore, they are a potential hazard to the environment and human health. It is the owners, their families and their neighbours who will be at most immediate risk.

Reusability evaluation of component-based embedded automative software systems

Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2012

Interpolatory methods for model reduction of large-scale dynamical systems

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2013

Computational methods for model reduction of large-scale sparse structured descriptor systems

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2015

Dynamical modeling and analysis of large cellular regulatory networks.

The dynamical analysis of large biological regulatory networks requires the development of scalable methods for mathematical modeling. Following the approach initially introduced by Thomas, we formalize the interactions between the components of a network in terms of discrete variables, functions, and parameters. Model simulations result in directed graphs, called state transition graphs. We are particularly interested in reachability properties and asymptotic behaviors, which correspond to terminal strongly connected components (or "attractors") in the state transition graph. A well-known problem is the exponential increase of the size of state transition graphs with the number of network components, in particular when using the biologically realistic asynchronous updating assumption. To address this problem, we have developed several complementary methods enabling the analysis of the behavior of large and complex logical models: (i) the definition of transition priority classes to simplify the dynamics; (ii) a model reduction method preserving essential dynamical properties, (iii) a novel algorithm to compact state transition graphs and directly generate compressed representations, emphasizing relevant transient and asymptotic dynamical properties. The power of an approach combining these different methods is demonstrated by applying them to a recent multilevel logical model for the network controlling CD4+ T helper cell response to antigen presentation and to a dozen cytokines. This model accounts for the differentiation of canonical Th1 and Th2 lymphocytes, as well as of inflammatory Th17 and regulatory T cells, along with many hybrid subtypes. All these methods have been implemented into the software GINsim, which enables the definition, the analysis, and the simulation of logical regulatory graphs.

Report of the Working Group to examine the development of appropriate systems to determine nursing and midwifery staffing levels

Click here to download PDF

Effective diagnosis of Alzheimer's disease by means of large margin-based methodology.

BACKGROUND Functional brain images such as Single-Photon Emission Computed Tomography (SPECT) and Positron Emission Tomography (PET) have been widely used to guide the clinicians in the Alzheimer's Disease (AD) diagnosis. However, the subjectivity involved in their evaluation has favoured the development of Computer Aided Diagnosis (CAD) Systems. METHODS It is proposed a novel combination of feature extraction techniques to improve the diagnosis of AD. Firstly, Regions of Interest (ROIs) are selected by means of a t-test carried out on 3D Normalised Mean Square Error (NMSE) features restricted to be located within a predefined brain activation mask. In order to address the small sample-size problem, the dimension of the feature space was further reduced by: Large Margin Nearest Neighbours using a rectangular matrix (LMNN-RECT), Principal Component Analysis (PCA) or Partial Least Squares (PLS) (the two latter also analysed with a LMNN transformation). Regarding the classifiers, kernel Support Vector Machines (SVMs) and LMNN using Euclidean, Mahalanobis and Energy-based metrics were compared. RESULTS Several experiments were conducted in order to evaluate the proposed LMNN-based feature extraction algorithms and its benefits as: i) linear transformation of the PLS or PCA reduced data, ii) feature reduction technique, and iii) classifier (with Euclidean, Mahalanobis or Energy-based methodology). The system was evaluated by means of k-fold cross-validation yielding accuracy, sensitivity and specificity values of 92.78%, 91.07% and 95.12% (for SPECT) and 90.67%, 88% and 93.33% (for PET), respectively, when a NMSE-PLS-LMNN feature extraction method was used in combination with a SVM classifier, thus outperforming recently reported baseline methods. CONCLUSIONS All the proposed methods turned out to be a valid solution for the presented problem. One of the advances is the robustness of the LMNN algorithm that not only provides higher separation rate between the classes but it also makes (in combination with NMSE and PLS) this rate variation more stable. In addition, their generalization ability is another advance since several experiments were performed on two image modalities (SPECT and PET).

The role of dentritic cells in leishmania infection : use of novel DC lines for the development of monoclonal antibodies

Les cellules dendritiques (DCs) sont des cellules multifonctionnelles qui font le lien entre le sytème immunitaire inné et adaptatif chez les mammifères. Il existe plusieurs sous-types de DCs basés sur leurs fonctions et l'endroit où elles se situent dans le corps. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de ces cellules face à une infection parasitaire. La Leishmania est un parasite causant une maladie appelée Leishmaniose, maladie endémique de l'Afrique, de l'Asie et de certaines régions de l'Amérique du Sud. Certaines espèces causent des lésions cutanées, alors que d'autres causent des lésions dans les muqueuses ou dans les organes internes. Le système immunitaire répond en générant une réponse inflammatoire qui élimine l'infection. Lors d'une réponse non-inflammatoire (de type cytokines, chemokines), cela va amener à une persistance du parasite sur le long terme. Les DC s'activant en présence du parasite dans la peau, vont le transporter vers un ganglion. A cet endroit, se trouvent différents sous-types de DC qui ont la particularité de présenter l'antigène (spécifique à la Leishmaniose) aux lymphocytes T, ce qui va alors amener à une réponse immunitaire puissante contre le parasite. Nous avons comparé différentes espèces de Leishmaniose dans leur façon d'activer les DC et différents modèles de souris ont été utilisé dans ce but-là. Les souris du type C57BL/6 sont connues pour être résistantes à L. major et sensibles à L. mexicana, alors qu'au contraire, les souris Balb/c sont connues pour être sensibles à ces deux espèces. En utilisant des parasites fluorescents transgéniques, nous avons comparé ces deux espèces de parasites (L. major et L. mexicana) en recherchant quelles cellules elles sont capables d'infecter in-vivo dans un modèle murin. Le rôle général des DC dans une infection à L. major a déjà été décrit. Dans notre étude, nous avons étudié le besoin en DC CD8a+ dans les ganglions afin d'engendrer une réponse face à une infection à L. major. Les souris qui n'ont pas ce sous-type de DC sont beaucoup plus sensibles à l'infection : elles ont des marqueurs inflammatoires plus bas et des lésions plus grandes. Nous avons également remarqué que les DC CD8a+ jouent un rôle crucial dans une phase plus avancée de l'infection. Dans notre laboratoire, nous avons la chance d'avoir une source illimitée de DCs de sous-type CD8a+ provenant d'une souris génétiquement modifiée par nos soin. Grâce à cela, nous avons utilisé ces cellules CD8a+ pour immuniser des rats afin de produire des anticorps monoclonaux ayant des propriétés spécifiques comme l'identification de protéines uniques présentes à la surface des DC et qui ensuite, modulent une réponse immunitaire in-vivo. Nous sommes actuellement en phase de caractérisation de plus de 750 hybridomes générés dans notre laboratoire. - Les cellules dendritiques (DCs) constituent le lien entre le système inné et adaptatif de la réponse immunitaire, car elles sont capables de présenter l'antigène, de donner la co- stimulation et de relâcher des cytokines et chimokines. Au cours de cette thèse, nous avons exploré différentes familles de DC lors d'infections parasitaires, telles que la Leishmaniose, parasite intracellulaire qui infecte les mammifères. La plupart des lésions cutanées résistantes sont caractérisées par une réponse pro-inflammatoire générée par l'IL-12. A l'inverse, pour la forme non résistante, la réponse est générée par l'IL-4 et l'IL-10, dans les modèles murins vulnérables. L'infection avec Lmajor a été caractérisée chez la souris C57BL/6 (Thl) et chez la souris Balb/c (Th2). Chez la souris C57BL/6 la lésion guérit, alors que chez la souris Balb/c, la lésion est au contraire non-cicatrisante. Nous avons comparé l'activation causée dans l'ensemble des DC par différentes espéces de Leishmania, et plus spécifiquement dans les DC CD8a+ présentes dans les ganglions lymphatiques et leur rôle dans la vulnérabilité à L. major. Ces cellules sont spécialisées dans la présentation croisée d'antigènes exogènes par le CMH-I et le haut taux de production d'IL-12 après activation. En utilisant des DC dérivées de moelle osseuse, nous avons constaté que L. guyanensis V+ (transportant un retrovirus) était le plus efficace pour l'activation des DC in-vitro comparé à L. major, L. mexicana et L. guyanensis (V-). Toutefois, in-vivo, les souris infectées avec L. major ont vu la taille de leur ganglions lymphatiques drainants augmentée, 3-6 semaines après l'infection dans les deux espèces de souris (les C57BL/6 résistantes et les Balb/c sensibles). En utilisant un parasite fluorescent transgénique, nous avons trouvé que les souris C57BL/6 sensibles à Lmexicana ont un nombre plus important de cellules Β infectées et un plus petit nombre de DC dérivées des monocytes inflammatoires, comparé au souris infectées avec L. major. Les conséquences de ces observations sont encore à l'étude. Des souris déficientes en CD8ct+DC et CD103+ sont plus sensibles à L. major que les souris WT: leurs lésions sont plus grandes et la charge parasitaire est plus importante. Nous avons généré une chimère de moelles osseuse CD11-DTR et Batf3-/- en mélangeant les moelles de ces deux souris, afin de déterminer le temps après infection où le manque de DC's CD8a+ contribue le plus à l'augmentation de la vulnérabilité chez la souris KO. Ces souris produisent plus d'IgG1 et IgE, font une réponse Th2 plus forte et Thl moins forte. Nous avons constaté que les souris déficientes en DC CD8a+ au début de la réponse immunitaire adaptive (trois semaines après injection) maintiennent un haut taux de lésions de grande taille, semblable à celui des souris chez qui les cellules ont été déplétées avant l'injection. Cela indique que les DC CD8a+ sont nécessaires pour l'efficacité de l'immunité dans la phase chronique de l'infection à L. major. Parallèlement à cela, nous avons aussi commencé une génération d'anticorps monoclonaux dirigés contre les DC CD8a+ activés en utilisant des souches établies dans notre laboratoire. En partant d'une librairie de 763 hybridomes, nous avons identifié plusieurs clones dignes d'intérêt avec une capacité fonctionnelle à moduler la prolifération et la sécrétion de cytokines des cellules T, ainsi que les molécules de co-stimulation présentes à la surface des DC activées elle-même. - Dendritic cells (DCs) are the bridge between the innate and the adaptive arms of the immune systems. They are professional antigen presentation cells and have important cytokine/chemokine release functions. In this dissertation we have focussed on the study of the different subsets of DCs in parasitic infection immunity. Leishmania are intra-cellular parasites of many different species that infect mammals. Most cutaneous lesions that are self- healing are characterized with a pro-inflammatory response with IL-12 while high levels of cytokines such as IL-4 and IL-10 characterized in susceptible mouse models. In mice L. major infection has been well characterized in C57BL/6 mice (Thl) that form healing lesions while Balb/c mice (Th2) form non-healing lesions. This thesis is focussed on comparing DC activation at large by different strains of Leishmania and more specifically, dLN resident CD8a+ DCs and their role in L. major susceptibility. This subset is specialized in cross- presentation of exogenous antigens in the MHC-I pathway and produce high levels of EL-12. Using bone marrow derived DCs we found that L. guyanensis V+ (carrying a retro-virus) was the most efficient at activating DCs in-vitro. In-vivo however L. major infected mice had the largest dLNs 3-6 weeks after infection in both genetically resistant C57BL/6 and susceptible Balb/c mice. Using transgenic fluorescent parasites, we found that C57BL/6 mice which are susceptible to L. mexicana had more number of infected Β cells and fewer number of infected inflammatory monocyte derived DCs in contrast to L. major infection. Using mice deficient in CD8a+ DCs, we found that these mice were more susceptible to L. major than their WT counterparts. They made larger lesions, had higher parasite burdens, higher levels of Th2 indicating immunolgloblins as measured by higher serie IgE levels and lower CD4+ IFNy+ cells. A mixed bone marrow chimera system of CDllc-DTR and Batf3~'~ was generated to determine the time point at which the lack of CD8a+ DCs most contributes to the increased susceptibility in KO mice. We found that mice depleted of CD8a+ DCs at the advent of the adaptive response (3 weeks after infection) maintained the significantly higher lesion size similar to mice whose cells were depleted from the onset of infection. This indicates that CD8a+ DCs are required for effective immunity in the chronic phase of L. major infection. We also began the generation of a valuable tool of monoclonal antibodies against activated CD8a+ DCs using our in-house DC line. From a library of 763 hybridomas we have identified several interesting clones with a functional ability to modulate Τ cell proliferation and cytokine secretion as well as down-modulating co-stimulatory molecules on activated DC cells themselves.

Systems biology in the development of HIV vaccines.

PURPOSE OF REVIEW: In the present review, we will provide the scientific rationale for applying systems biology to the development of vaccines and particularly HIV vaccines, the predictive power of systems biology on the vaccine immunological profile, the correlation between systems biology and the immunological functional profiles of different candidate vaccines, and the value of systems biology in the selection process of identifying the best-in-class candidate vaccines and in the decision process to move into in-vivo evaluation in clinical trials. RECENT FINDINGS: Systems biology has been recently applied to the characterization of the protective yellow fever vaccine YF17D and of seasonal flu vaccines. This has been instrumental in the identification of the components of the immune response that need to be stimulated by the vaccine in order to generate protective immunity. It is worth noting that a systems biology approach is currently being performed to identify correlates of immune protection of the RV144 Thai vaccine, the only known vaccine that showed modest protection against HIV reacquisition. SUMMARY: Systems biology represents a novel and powerful approach to predict the vaccine immunological profile, to identify the protective components of the immune response, and to help in the selection process of the best-in-class vaccines to move into clinical development.

Development of the Acoustic Emission Based Diagnostics Concept for the Rotary Lime Kiln

Reaaliaikainen, ennakoiva kunnonvalvonta on erittäin tärkeä osa modernin tehtaan tai tuotantolinjan toimintaa. Diplomityön teettäjä haluaa edelleen kehittää akustiseen emissioon perustuvaa kunnonvalvonta järjestelmäänsä, jotta siitä olisi enemmän hyötyä asiakkaalle. Diplomityö sisältää johdannonakustiseen emissioon ja akustisiin emissio sensoreihin. Työn tavoitteena oli kehittää päätöksentekojärjestelmä, jota käytettäisiin työn teettäjän valmistamien sensoreiden antaman tiedon automatisoituun analysointiin. Työssä on vertailtu kolmea eri ohjelmistotoimittajaa ja heidän ohjelmiaan, ja tehty ehdotus hankittavasta ohjelmistosta. Lisäksi työssä on kehitetty ohjeita, joiden avulla ohjelmisto ohjelmoidaan tuottamaan reaaliaikaista tietoa ja huolto-ohjeita sen käyttäjille. Lisäksi työssä annetaan ehdotuksia kunnonvalvonta- ja päätöksentekojärjestelmän edelleen kehittämiseen.

Software SMEs asStrategic Partners in the Partner Programs of Large International Companies

Tutkielman tavoitteena oli tutkia pienten- ja keskisuurten (PK) ohjelmistoyritysten kansainvälisiä kumppanuuksia. Päätavoitteena oli löytää keinoja kuinka PK-ohjelmistoyritykset voisivat tulla strategisiksi kumppaneksi suurten kansainvälisten yritysten kumppanuusohjelmissa. Lisäksi tutkielmassa oli tavoitteena selvittää kuinka kumppaneiden välistä sitoutumista voitaisiin vahvistaa, jotta PK-ohjelmistoyritykset voisivat saavuttaa todellista lisäarvoa ja kansainvälistä kasvua kumppanuusohjelmien kautta. Tutkielma jakaantuu teoreettiseen ja empiiriseen osaan. Teoreettinen osa keskittyy tarkastelemaan korkean teknologian markkinointia ohjelmistoalalla sekä kansainvälisiä kumppanuuksia. Suurten yritystenkumppanuusohjelmia ei ole tutkittu suomalaisten PK-ohjelmistoyritysten näkökulmasta, minkä vuoksi empiirinen tutkimus on perusteltua. Empiirinen tutkimus toteutettiin laadullisena case-tutkimuksena ja tutkimusmenetelmänä käytettiin puolistrukturoitua haastattelua. Tutkimustulokset osoittavat, että strategisen kumppanin aseman saavuttaminen on pitkä ja haastava matka PK-yrityksille. Suurten kansainvälisten yritysten kumppanuusohjelmat ovat useimmiten monimutkaisia ja todellisen lisäarvon saavuttaminen kumppanuusohjelman kautta vaatii paljon resursseja PK-yrityksiltä. Jotta PK-yritykset voisivat saavuttaa ja säilyttää strategisen kumppanin aseman kumppanuusohjelmassa, vaatii se aktiivista ja päivittäistä vuorovaikutusta kumppaneiden kesken. Erityisesti tiiviit henkilösuhteet oikeiden avainhenkilöiden kanssa ovat välttämättömyys. Läheiset kontaktit mahdollistavat sen, että PK-yritykset voivat ainakin osittain ohittaa kumppanuusohjelman byrokratian, mikä lisää luottamusta ja sitoutumista kumppanuussuhteessa sekä edistää kansainvälistä kasvua ja menestystä liiketoiminnassa.

Object-oriented development of client / server application: case study of service control software

Tässä työssä on esitetty sen ohjelmiston kehittämisen prosessi, joka on tarkoitettu annettavien palveluiden valvottavaksi käyttäen prototyyppimallia. Raportti sisältää vaatimusten, kohteisiin suunnatun analyysin ja suunnittelun, realisointiprosessien kuvauksen ja prototyypin testauksen. Ohjelmiston käyttöala – antavien palveluiden valvonta. Vaatimukset sovellukselle analysoitiin ohjelmistomarkkinoiden perusteella sekä ohjelmiston engineeringin periaatteiden mukaisesti. Ohjelmiston prototyyppi on realisoitu käyttäen asiakas-/palvelinhybridimallia sekä ralaatiokantaa. Kehitetty ohjelmisto on tarkoitettu venäläisille tietokonekerhoille, jotka erikoistuvat pelipalvelinten antamiseen.

Selected Aspects Related to Pre-development Stages of International Software projects. Case of Finland and Russia

The question of Pilot Project creation, due to support pre-development stage of software product elaboration, nowadays might be used as an approach, which allows improving the whole scheme of information technology project running. This subject is not new, but till now no model has been presented, which gives deep description of this important stage on the early phase of project. This Master's Thesis represents the research's results and findings concerning the pre-development study from the Software Engineering point of view. The aspects of feasibility study, pilot prototype developments are analyzed in this paper. As the result, the technique of Pilot Project is formulated and scheme has been presented. The experimental part is focused on particular area Pilot Project scheme's implementation- Internationally Distributed Software projects. The specific characteristic, aspects, obstacles, advantages and disadvantages are considered on the example of cross border region of Russia and Finland. The real case of Pilot Project technique implementation is given.

Development of a PC Tool for Estimating Pressure Drops in Forced-convection Boiler Tubes

Kaksifaasivirtauksen kuvaamiseen käytettävät mallit, ja menetelmät kaksifaasivirtauksen painehäviön määrittämiseksi kehittyvät yhä monimutkaisimmiksi. Höyrystinputkissa tapahtuvien painehäviöiden arvioinnin vaatiman laskennan suorittamiseksi tietokoneohjelman kehittäminen on välttämätöntä. Tässä työssä on kehitetty itsenäinen PC-ohjelma painehäviöiden arvioimiseksi pakotetulle konvektiovirtaukselle pystysuorissa höyrykattilan höyrystinputkissa. Veden ja vesihöyryn aineominaisuuksien laskentaan käytetään IAPWS-IF97 –yhtälökokoelmaa sekä muita tarvittavia IAPWS:n suosittelemia yhtälöitä. Höyrystinputkessa kulloinkin vallitsevan virtausmuodon määrittämiseen käytetään sovelluskelpoisia virtausmuotojen välisiä rajoja kuvaavia yhtälöitä. Ohjelmassa käytetään painehäviön määritykseen kirjallisuudessa julkaistuja yhtälöitä, virtausmuodosta riippuen, alijäähtyneelle virtaukselle, kupla-, tulppa- ja rengasvirtaukselle sekä tulistetun höyryn virtaukselle. Ohjelman laskemia painehäviöarvioita verrattiin kirjallisuudesta valittuihin mittaustuloksiin. Laskettujen painehäviöiden virhe vaihteli välillä –19.5 ja +23.9 %. Virheiden itseisarvojen keskiarvo oli 12.8 %.

Development of support and drive systems for defiberization drum

Diplomityön tarkoituksena oli kuidutusrumpulaitteiston käytön- ja kannatuksen kehittä-minen. Työ rajattiin laajuutensa vuoksi koskemaan tuotesarjan viittä pienintä kokoa. Työn alkuosassa käsitellään kuidutuksen teoriaa ja siihen soveltuvia laitteistoja. Käytön suunnittelun kannalta olennaista käynnistystehon tarvetta on tarkasteltu lähtökohdaisesti fysiikan avulla. Perustietoja teorialle on haettu aiemmista tutkimuksista sekä kirjallisuu-desta. Tarkastelun tuloksena teoriaa on kehitty ja se on saatu vastaamaan todellisuutta aiempaa paremmin. Kannatuksen ja käytön toteuttamisvaihtoja etsittäessä on käytetty systemaattisen koneen-suunnittelun keinoja. Saatuja ideoita on arvioitu teknillis-taloudellisin perustein ja näistä on valittu parhaat vaihtoehdot jatkokehitykseen. Jatkokehitysvaiheessa ratkaisuvaihto-ehtoja on tarkasteltu komponenttitasolla ja näistä on tehty yksityiskohtaiset kustannus-laskelmat. Työn tuloksena on esitetty kannatuksen ja käytön toteutusvaihtoehto, jonka avulla voidaan saavuttaa merkittäviä kustannussäästöjä. Korkea, 30 prosentin kustannussäästö-tavoite saavutettiin.