Mekanismien dynamiikan simuloinnissa sovellettavia numeerisia- ja mallinnusmenetelmiä

Koneet voidaan usein jakaa osajärjestelmiin, joita ovat ohjaus- ja säätöjärjestelmät, voimaa tuottavat toimilaitteet ja voiman välittävät mekanismit. Eri osajärjestelmiä on simuloitu tietokoneavusteisesti jo usean vuosikymmenen ajan. Osajärjestelmien yhdistäminen on kuitenkin uudempi ilmiö. Usein esimerkiksi mekanismien mallinnuksessa toimilaitteen tuottama voimaon kuvattu vakiona, tai ajan funktiona muuttuvana voimana. Vastaavasti toimilaitteiden analysoinnissa mekanismin toimilaitteeseen välittämä kuormitus on kuvattu vakiovoimana, tai ajan funktiona työkiertoa kuvaavana kuormituksena. Kun osajärjestelmät on erotettu toisistaan, on niiden välistenvuorovaikutuksien tarkastelu erittäin epätarkkaa. Samoin osajärjestelmän vaikutuksen huomioiminen koko järjestelmän käyttäytymissä on hankalaa. Mekanismien dynamiikan mallinnukseen on kehitetty erityisesti tietokoneille soveltuvia numeerisia mallinnusmenetelmiä. Useimmat menetelmistä perustuvat Lagrangen menetelmään, joka mahdollistaa vapaasti valittaviin koordinaattimuuttujiin perustuvan mallinnuksen. Numeerista ratkaisun mahdollistamiseksi menetelmän avulla muodostettua differentiaali-algebraaliyhtälöryhmää joudutaan muokkaamaan esim. derivoimalla rajoiteyhtälöitä kahteen kertaan. Menetelmän alkuperäisessä numeerisissa ratkaisuissa kaikki mekanismia kuvaavat yleistetyt koordinaatit integroidaan jokaisella aika-askeleella. Tästä perusmenetelmästä johdetuissa menetelmissä riippumattomat yleistetyt koordinaatit joko integroidaan ja riippuvat koordinaatit ratkaistaan rajoiteyhtälöiden perusteella tai yhtälöryhmän kokoa pienennetään esim. käyttämällä nopeus- ja kiihtyvyysanalyyseissä eri kiertymäkoordinaatteja kuin asema-analyysissä. Useimmat integrointimenetelmät on alun perin tarkoitettu differentiaaliyhtälöiden (ODE) ratkaisuunjolloin yhtälöryhmään liitetyt niveliä kuvaavat algebraaliset rajoiteyhtälöt saattavat aiheuttaa ongelmia. Nivelrajoitteiden virheiden korjaus, stabilointi, on erittäin tärkeää mekanismien dynamiikan simuloinnin onnistumisen ja tulosten oikeellisuuden kannalta. Mallinnusmenetelmien johtamisessa käytetyn virtuaalisen työn periaatteen oletuksena nimittäin on, etteivät rajoitevoimat tee työtä, eli rajoitteiden vastaista siirtymää ei tapahdu. Varsinkaan monimutkaisten järjestelmien pidemmissä analyyseissä nivelrajoitteet eivät toteudu tarkasti. Tällöin järjestelmän energiatasapainoei toteudu ja järjestelmään muodostuu virtuaalista energiaa, joka rikkoo virtuaalisen työn periaatetta, Tästä syystä tulokset eivät enää pidäpaikkaansa. Tässä raportissa tarkastellaan erityyppisiä mallinnus- ja ratkaisumenetelmiä, ja vertaillaan niiden toimivuutta yksinkertaisten mekanismien numeerisessa ratkaisussa. Menetelmien toimivuutta tarkastellaan ratkaisun tehokkuuden, nivelrajoitteiden toteutumisen ja energiatasapainon säilymisen kannalta.

Simulation Supported Robot Programming using XML

The main objective of this master's thesis is to study robot programming using simulation software, and also how to embed the simulation software into company's own robot controlling software. The further goal is to study a new communication interface to the assembly line's components -more precisely how to connect the robot cell into this new communication system. Conveyor lines are already available where the conveyors use the new communication standard. The robot cell is not yet capable of communicating with to other devices using the new communication protocols. The main problem among robot manufacturers is that they all have their own communication systems and programming languages. There has not been any common programming language to program all the different robot manufacturers robots, until the RRS (Realistic Robot Simulation) standards were developed. The RRS - II makes it possible to create the robot programs in the simulation software and it gives a common user interface for different robot manufacturers robots. This thesis will present the RRS - II standard and the robot manufacturers situation for the RRS - II support. Thesis presents how the simulation software can be embedded into company's own robot controlling software and also how the robot cell can be connected to the CAMX (Computer Aided Manufacturing using XML) communication system.

Cam-tekniikan opetusohjelma

Tässä työssä keskitytään rakentamaan opetusohjelma, jonka avulla pyritään kehittämään tietokoneavusteisten valmistusjärjestelmien käyttöä puutuotteiden valmistuksessa. Tavoitteena on cam-teknologian opetustyön ja oppimistapahtuman selkeyttäminen sekä järjestelmän opetuksessa tarvittavan koulutusaineiston luominen. Suunnittelussa pyritään vastaamaan puutuoteteollisuuden tämän hetken tarpeisiin, jotta koulutettavat pystyisivät toimimaan nykyaikaisten cam-järjestelmien parissa. Opetusohjelma sisältää opetuskokonaisuuksia cam-järjestelmän rakenteesta, sen toteuttamisesta ja käytöstä. Lisäksi työssä sovelletaan toteutettua opetusohjelmaa erilaisten kohderyhmien opetussuunnitelmissa ja tutkitaan verkkopohjaisen oppimisympäristön luonnetta ja sen mahdollista käyttöä cam-tekniikan opetuksessa.

Huoltoraportoinnin kehittämien sähköalan kunnossapitoyrityksessä

Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää ABB Service Oy:n tekemien huoltotöiden asiakkaille suunnattua raportointia tietojärjestelmän avulla hallittavaksi elektroniseksi kokonaisuudeksi. Työn perusteella havaittiin suurimmiksi kehityskohteiksi raporttien laadinnan nopeuttaminen ja niiden sisältämän informaation hyödyntäminen ennakoivan kunnossapidon tarpeisiin. Työtä varten tehtiin syksyllä 1998 haastattelututkimus ABB Service Oy:n asiakkaille ja muille ABB yhtiöille, jonka avulla selvitettiin eri osapuolten näkemät suurimmat ongelmat ja kehitystoiveet huoltoraportoinnissa. Työssä kartoitettiin ABB Service -yhtiöiden huoltotoiminnan laajuus ja raportoinnin tämänhetkinen toteutus sekä siinä ilmenneet kehitystarpeet. Työssä tutkitaan eri vaihtoehdot raportoinnin kokonaisuuden hallitsemiseksi tietokoneavusteisesti sekä tehdään ehdotus ja pilot-toteutus huoltoraportointitietojärjestelmästä. Raporttien hyötykäytön mahdollistamiseksi on ne tallennettava tietokantaan, johon myös ABB:n tuoteyhtöiden henkilöillä on pääsy. Asiakaspalvelun parantamiseksi on raportit toimitettava sähköisessä muodossa asiakkaalle mahdollisimman nopeasti huollon päätyttyä. Standardoimalla lisäksi raporttien ulkoasu, helpottuu raporttien käsittely niin asiakkaalla kuin ABB Service -yhtiöissäkin. Työn lopuksi tarkastellaan tietojärjestelmän jatkokehitysnäkymiä toteutustapaa ja -järjestystä silmällä pitäen.

KUMPPANUUKSIEN LAATUTEKIJÄT JA KUMPPANUUSKYVYKKYYS VERKOSTOSUHTEIDEN KRIITTISINÄ MENESTYSTEKIJÖINÄ

Pro gradu -tutkielman tavoitteena on selvittää, mitkä ovat kahden yrityksen läheisen verkostoyhteistyösuhteen menestystekijät ja kuinka yritys pystyy parantamaan onnistumistaan verkostosuhteissaan. Päämääränä on selvittää kirjallisuudesta löydettyjen menestystekijöiden avulla, mikä on case –yritysten yhteistyösuhteiden ja kumppanuuskyvykkyyden nykytila, pullonkaulatekijät ja kuinka niitä voidaan parantaa. Tutkielman tavoitteisiin on pyritty kvalitatiivisiin tutkimusmenetelmiin kuuluvalla case –tutkimuksella. Aineisto kerättiin teemahaastatteluin ja analysoitiin purkamalla ne sanallisiin, teema-alueiden mukaisiin kokonaisuuksiin. Analyysissä käytettiin osittain Atlas.Ti –ohjelmistoa. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että läheisen verkostoyhteistyösuhteen menestystekijät ovat luottamus, sitoutuminen ja kommunikaatio sekä verkostoidentiteetti. Näistä luottamuksen tila oli tutkituissa suhteissa hyvä ja sitoutumisenkin kohtuullinen. Sen sijaan verkostoidentiteetti oli jossain määrin epäselvä ja kommunikaatiossa oli puutteita kasvaen sitä mukaan, kun organisaatiohierarkiassa edetään korkeammalle. Nämä mahdollisesti heikentävät läheisestä suhteesta saatavia hyötyjä. Tulokset osoittavat myös sen, että nostaakseen onnistumisen tason kaikissa yhteistyösuhteissaan, niiden tulee pyrkiä järjestelmällisesti hyödyntämään aikaisempaa yhteistyökokemustaan ja näin rakentamaan kumppanuuskyvykkyyttään. Kohdeyrityksissä oli tehty vielä vähän konkreettisia toimenpiteitä yritystason kumppanuuskyvykkyyden kohentamiseksi.

Structure-Based, Rational Design of T Cell Receptors.

Adoptive cell transfer using engineered T cells is emerging as a promising treatment for metastatic melanoma. Such an approach allows one to introduce T cell receptor (TCR) modifications that, while maintaining the specificity for the targeted antigen, can enhance the binding and kinetic parameters for the interaction with peptides (p) bound to major histocompatibility complexes (MHC). Using the well-characterized 2C TCR/SIYR/H-2K(b) structure as a model system, we demonstrated that a binding free energy decomposition based on the MM-GBSA approach provides a detailed and reliable description of the TCR/pMHC interactions at the structural and thermodynamic levels. Starting from this result, we developed a new structure-based approach, to rationally design new TCR sequences, and applied it to the BC1 TCR targeting the HLA-A2 restricted NY-ESO-1157-165 cancer-testis epitope. Fifty-four percent of the designed sequence replacements exhibited improved pMHC binding as compared to the native TCR, with up to 150-fold increase in affinity, while preserving specificity. Genetically engineered CD8(+) T cells expressing these modified TCRs showed an improved functional activity compared to those expressing BC1 TCR. We measured maximum levels of activities for TCRs within the upper limit of natural affinity, K D = ∼1 - 5 μM. Beyond the affinity threshold at K D < 1 μM we observed an attenuation in cellular function, in line with the "half-life" model of T cell activation. Our computer-aided protein-engineering approach requires the 3D-structure of the TCR-pMHC complex of interest, which can be obtained from X-ray crystallography. We have also developed a homology modeling-based approach, TCRep 3D, to obtain accurate structural models of any TCR-pMHC complexes when experimental data is not available. Since the accuracy of the models depends on the prediction of the TCR orientation over pMHC, we have complemented the approach with a simplified rigid method to predict this orientation and successfully assessed it using all non-redundant TCR-pMHC crystal structures available. These methods potentially extend the use of our TCR engineering method to entire TCR repertoires for which no X-ray structure is available. We have also performed a steered molecular dynamics study of the unbinding of the TCR-pMHC complex to get a better understanding of how TCRs interact with pMHCs. This entire rational TCR design pipeline is now being used to produce rationally optimized TCRs for adoptive cell therapies of stage IV melanoma.

Attracting cavities for docking. Replacing the rough energy landscape of the protein by a smooth attracting landscape.

Molecular docking is a computational approach for predicting the most probable position of ligands in the binding sites of macromolecules and constitutes the cornerstone of structure-based computer-aided drug design. Here, we present a new algorithm called Attracting Cavities that allows molecular docking to be performed by simple energy minimizations only. The approach consists in transiently replacing the rough potential energy hypersurface of the protein by a smooth attracting potential driving the ligands into protein cavities. The actual protein energy landscape is reintroduced in a second step to refine the ligand position. The scoring function of Attracting Cavities is based on the CHARMM force field and the FACTS solvation model. The approach was tested on the 85 experimental ligand-protein structures included in the Astex diverse set and achieved a success rate of 80% in reproducing the experimental binding mode starting from a completely randomized ligand conformer. The algorithm thus compares favorably with current state-of-the-art docking programs. © 2015 The Authors. Journal of Computational Chemistry Published by Wiley Periodicals, Inc.

Avaliação do volume da placenta no primeiro trimestre de gestação por meio da ultrassonografia tridimensional utilizando o método XI VOCAL

OBJETIVO: Determinar valores de referência para o volume da placenta entre 7 e 10 semanas e 6 dias de gestação por meio da ultrassonografia tridimensional utilizando o método XI VOCAL (eXtended Imaging Virtual Organ Computer-aided Analysis). MATERIAIS E MÉTODOS: Realizou-se estudo de corte transversal com 70 gestantes normais entre 7 e 10 semanas e 6 dias. Para o cálculo de volume, utilizou-se o método XI VOCAL com delimitação de dez planos adjacentes. Foram determinadas médias, medianas, desvios-padrão, valores máximo e mínimo para o volume da placenta. Para avaliar a correlação do volume da placenta com a idade gestacional, foi criado gráfico de dispersão, sendo o ajuste realizado pelo coeficiente de determinação (R²). RESULTADOS: A média do volume da placenta variou de 4,6 cm³ (2,6-8,6 cm³) a 28,9 cm³ (11,4-66,9 cm³). O volume da placenta (VP) se mostrou altamente correlacionado com a idade gestacional (IG), sendo o melhor ajuste com a regressão exponencial [VP = exp(0,582 × IG + 0,063); R² = 0,82]. CONCLUSÃO: Valores de referência para o volume da placenta no primeiro trimestre de gestação utilizando o método XI VOCAL foram determinados.

Reprodutibilidade interobservador dos índices vasculares do Doppler de amplitude tridimensional do embrião entre 7 e 10 semanas e 6 dias de gestação

OBJETIVO: Avaliar a reprodutibilidade interobservador dos índices de vascularização do Doppler de amplitude tridimensional (Doppler de amplitude 3D) no primeiro trimestre de gestação. MATERIAIS E MÉTODOS: Realizou-se estudo de reprodutibilidade com 32 gestantes normais entre 7 e 10 semanas e 6 dias. Para o cálculo do volume tridimensional dos embriões utilizou-se o método VOCAL (Virtual Organ Computer-aided AnaLysis) com ângulo de rotação de 12°. Em seguida obtiveram-se, automaticamente, os três índices vasculares do Doppler de amplitude 3D: índice de vascularização (VI), índice de fluxo (FI) e índice de vascularização e fluxo (VFI). Para o cálculo da variabilidade interobservador, um examinador realizou uma segunda medida dos 32 embriões e um segundo examinador realizou uma terceira medida dos mesmos volumes, ambos desconhecendo os resultados do outro. Utilizaram-se, para análise estatística, o coeficiente de correlação intraclasse (CCI) e gráficos de Bland-Altman. RESULTADOS: Observou-se boa reprodutibilidade interobservador dos três índices vasculares. O VI apresentou CCI = 0,9 e média da diferença = -1,1; o FI apresentou CCI = 0,9 e média da diferença = -0,5; e o VFI apresentou CCI = 0,9 e média da diferença = -1,1. CONCLUSÃO: Os índices vasculares do Doppler de amplitude 3D do embrião no primeiro trimestre de gestação foram altamente reprodutíveis, em especial o FI.

Reprodutibilidade do volume de membros fetais pela ultrassonografia tridimensional utilizando o método XI VOCAL

OBJETIVO: Avaliar a reprodutibilidade do volume do braço e coxa fetais aferido pela ultrassonografia tridimensional utilizando o método eXtended Imaging Virtual Organ Computer-aided AnaLysis (XI VOCAL). MATERIAIS E MÉTODOS: Realizou-se estudo de reprodutibilidade com 43 fetos normais entre 20 e 37 semanas. Para o cálculo do volume do braço e coxa fetais utilizou-se o método XI VOCAL com delimitação de 10 planos consecutivos. Para o cálculo da variabilidade interobservador, um examinador realizou uma medida do volume do braço e coxa dos 43 fetos, enquanto um segundo examinador, sem o conhecimento prévio dos resultados do primeiro examinador, realizou uma segunda medida dos mesmos volumes. Utilizaram-se, para os cálculos estatísticos, o coeficiente de correlação intraclasse (ricc), gráficos de Bland-Altman e teste t-Student pareado (p). RESULTADOS: Observou-se alta reprodutibilidade interobservador. Para o volume do braço, obtiveram-se ricc = 0,996 (intervalo de confiança [IC] 95%: 0,992; 0,998) e média das diferenças = 0,13 ± 1,29% (95% limites de concordância: -2,54; +2,54%). Para o volume da coxa, obtiveram-se ricc = 0,997 (IC 95%: 0,995; 0,999) e média das diferenças = 0,24 ± 7,60% (95% limites de concordância: -7,6; +7,6%). CONCLUSÃO: O volume do braço e coxa fetais aferido pela ultrassonografia tridimensional utilizando o método XI VOCAL apresentou elevada reprodutibilidade interobservador.

Análise da reprodutibilidade do Doppler de amplitude tridimensional na avaliação da circulação do cérebro fetal

OBJETIVO: Avaliar a reprodutibilidade intra e interobservador do Doppler de amplitude tridimensional (3D power Doppler) na avaliação do fluxo sanguíneo cerebral do território da artéria cerebral média. MATERIAIS E MÉTODOS: Foi realizado estudo transversal com 20 gestantes normais entre 26 e 34 semanas. O território da artéria cerebral média mais próximo ao transdutor foi selecionado e o volume foi calculado utilizando-se o método Virtual Organ Computer-aided AnaLysis. Posteriormente, obtiveram-se os índices do 3D power Doppler: índice de vascularização (VI), índice de fluxo (FI) e índice de vascularização-fluxo (VFI). Utilizaram-se, para os cálculos, o coeficiente de correlação intraclasse (CCI) e gráficos de Bland-Altman. RESULTADOS: Foi observada boa concordância intra e interobservador, com CCI > 0,90 para todos os índices do 3D power Doppler: VI [CCI = 0,992 (IC 95%: 0,981-0,997)], FI [CCI = 0,999 (IC 95%: 0,998-0,999)], VFI [CCI = 0,995 (IC 95%: 0,987-0,998)]. Reprodutibilidade interobservador: VI [CCI = 0,988 (IC 95%: 0,970-0,995)], FI [CCI = 0,999 (IC 95%: 0,997-1,000)], VFI [CCI = 0,994 (IC 95%: 0,994-0,998)]. CONCLUSÃO: O 3D power Doppler mostrou-se um método prático, fácil e com boa reprodutibilidade intra e interobservador, com o IF evidenciando a melhor concordância intra e interobservador

CAD e mamografia: por que usar esta ferramenta?

A mamografia representa o melhor método de detecção precoce do câncer de mama, porém cerca de 10% a 30% das lesões mamárias são perdidas no rastreamento, devido a limitações próprias dos observadores humanos. A detecção auxiliada por computador (computer-aided detection - CAD) é uma tecnologia relativamente nova que tem sido implementada em alguns serviços de mamografia, com o intuito de prover uma dupla leitura. Estudos clínicos têm demonstrado que o CAD aumenta a sensibilidade de detecção do câncer da mama, por radiologistas, em até 21%. Um sistema CAD é útil em situações em que exista alta variabilidade interobservador, falta de observadores treinados, ou na impossibilidade de se realizar a dupla leitura com dois ou mais radiologistas. O objetivo desta revisão está baseado na necessidade de atualizar a comunidade médica acerca desta ferramenta, como um método auxiliar, quantitativo, não operador-dependente, e que visa a melhorar a qualidade do diagnóstico do câncer de mama.

O6-Methylguanine-DNA methyltransferase protein expression by immunohistochemistry in brain and non-brain systemic tumours: systematic review and meta-analysis of correlation with methylation-specific polymerase chain reaction

Background: The DNA repair protein O6-Methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) confers resistance to alkylating agents. Several methods have been applied to its analysis, with methylation-specific polymerase chain reaction (MSP) the most commonly used for promoter methylation study, while immunohistochemistry (IHC) has become the most frequently used for the detection of MGMT protein expression. Agreement on the best and most reliable technique for evaluating MGMT status remains unsettled. The aim of this study was to perform a systematic review and meta-analysis of the correlation between IHC and MSP. Methods A computer-aided search of MEDLINE (1950-October 2009), EBSCO (1966-October 2009) and EMBASE (1974-October 2009) was performed for relevant publications. Studies meeting inclusion criteria were those comparing MGMT protein expression by IHC with MGMT promoter methylation by MSP in the same cohort of patients. Methodological quality was assessed by using the QUADAS and STARD instruments. Previously published guidelines were followed for meta-analysis performance. Results Of 254 studies identified as eligible for full-text review, 52 (20.5%) met the inclusion criteria. The review showed that results of MGMT protein expression by IHC are not in close agreement with those obtained with MSP. Moreover, type of tumour (primary brain tumour vs others) was an independent covariate of accuracy estimates in the meta-regression analysis beyond the cut-off value. Conclusions Protein expression assessed by IHC alone fails to reflect the promoter methylation status of MGMT. Thus, in attempts at clinical diagnosis the two methods seem to select different groups of patients and should not be used interchangeably.

A química medicinal na próxima década

Medicinal chemistry is multi, trans and inter disciplinary on its essence. It has a great deal of challenging Brazilian chemists in the next decade. The pharmacy school is essentially attached and has an important role in the development on the field that is still in domain of big pharmaceutical industries. This work shows the challenges to face and directions to jointly follow for a myriad of researchers throughout the country. The unnamed science has to work out through specific objectives in order to diminish the problems associated with human being health. A brief history is presented where the main goal is to devise chemistry, as a natural science, and many other interfaced disciplines.

Interaktiivinen NURBS-sovelma opetuskäyttöön

Parametriset NURBS-käyrät ja -pinnat ovat yleisiä työkaluja graafisessa mallinnuksessa, tietokoneavusteisessa suunnittelussa ja muissa sovelluksissa. NURBS-mallinnus on pääosin melko intuitiivista, mutta siinä on joitakin vaikeammin ymmärrettäviä osia. Ihminen oppii parhaiten tekemällä, minkä takia päätettiin tehdä interaktiivinen NURBS-opetussovelma, joka tutustuttaa käyttäjän NURBSien toimintaan. Sovelma toimii www-selaimessa Java-liitännäisen avulla ja hyödyntää Java OpenGL -grafiikkarajapintaa kolmiulotteisen grafiikan piirtämiseen. Sovelma on helppokäyttöinen ja opastaa käyttäjää NURBS-mallinnuksen eri osa-alueissa.