Using molasses to control inorganic nitrogen and pH in aquaculture ponds

This article describes research designed to determine the molasses addition rates that can control ammonia and pH in eutrophic aquaculture ponds.

Routine Measurement of Health-Related Quality of Life in Assessing Cost-Effectiveness in Secondary Health Care

Aims: The aims of this study were 1) to identify and describe health economic studies that have used quality-adjusted life years (QALYs) based on actual measurements of patients' health-related quality of life (HRQoL); 2) to test the feasibility of routine collection of health-related quality of life (HRQoL) data as an indicator of effectiveness of secondary health care; and 3) to establish and compare the cost-utility of three large-volume surgical procedures in a real-world setting in the Helsinki University Central Hospital, a large referral hospital providing secondary and tertiary health-care services for a population of approximately 1.4 million. Patients and methods: So as to identify studies that have used QALYs as an outcome measure, a systematic search of the literature was performed using the Medline, Embase, CINAHL, SCI and Cochrane Library electronic databases. Initial screening of the identified articles involved two reviewers independently reading the abstracts; the full-text articles were also evaluated independently by two reviewers, with a third reviewer used in cases where the two reviewers could not agree a consensus on which articles should be included. The feasibility of routinely evaluating the cost-effectiveness of secondary health care was tested by setting up a system for collecting HRQoL data on approximately 4 900 patients' HRQoL before and after operative treatments performed in the hospital. The HRQoL data used as an indicator of treatment effectiveness was combined with diagnostic and financial indicators routinely collected in the hospital. To compare the cost-effectiveness of three surgical interventions, 712 patients admitted for routine operative treatment completed the 15D HRQoL questionnaire before and also 3-12 months after the operation. QALYs were calculated using the obtained utility data and expected remaining life years of the patients. Direct hospital costs were obtained from the clinical patient administration database of the hospital and a cost-utility analysis was performed from the perspective of the provider of secondary health care services. Main results: The systematic review (Study I) showed that although QALYs gained are considered an important measure of the effectiveness of health care, the number of studies in which QALYs are based on actual measurements of patients' HRQoL is still fairly limited. Of the reviewed full-text articles, only 70 reported QALYs based on actual before after measurements using a valid HRQoL instrument. Collection of simple cost-effectiveness data in secondary health care is feasible and could easily be expanded and performed on a routine basis (Study II). It allows meaningful comparisons between various treatments and provides a means for allocating limited health care resources. The cost per QALY gained was 2 770 for cervical operations and 1 740 for lumbar operations. In cases where surgery was delayed the cost per QALY was doubled (Study III). The cost per QALY ranges between subgroups in cataract surgery (Study IV). The cost per QALY gained was 5 130 for patients having both eyes operated on and 8 210 for patients with only one eye operated on during the 6-month follow-up. In patients whose first eye had been operated on previous to the study period, the mean HRQoL deteriorated after surgery, thus precluding the establishment of the cost per QALY. In arthroplasty patients (Study V) the mean cost per QALY gained in a one-year period was 6 710 for primary hip replacement, 52 270 for revision hip replacement, and 14 000 for primary knee replacement. Conclusions: Although the importance of cost-utility analyses has during recent years been stressed, there are only a limited number of studies in which the evaluation is based on patients own assessment of the treatment effectiveness. Most of the cost-effectiveness and cost-utility analyses are based on modeling that employs expert opinion regarding the outcome of treatment, not on patient-derived assessments. Routine collection of effectiveness information from patients entering treatment in secondary health care turned out to be easy enough and did not, for instance, require additional personnel on the wards in which the study was executed. The mean patient response rate was more than 70 %, suggesting that patients were happy to participate and appreciated the fact that the hospital showed an interest in their well-being even after the actual treatment episode had ended. Spinal surgery leads to a statistically significant and clinically important improvement in HRQoL. The cost per QALY gained was reasonable, at less than half of that observed for instance for hip replacement surgery. However, prolonged waiting for an operation approximately doubled the cost per QALY gained from the surgical intervention. The mean utility gain following routine cataract surgery in a real world setting was relatively small and confined mostly to patients who had had both eyes operated on. The cost of cataract surgery per QALY gained was higher than previously reported and was associated with considerable degree of uncertainty. Hip and knee replacement both improve HRQoL. The cost per QALY gained from knee replacement is two-fold compared to hip replacement. Cost-utility results from the three studied specialties showed that there is great variation in the cost-utility of surgical interventions performed in a real-world setting even when only common, widely accepted interventions are considered. However, the cost per QALY of all the studied interventions, except for revision hip arthroplasty, was well below 50 000, this figure being sometimes cited in the literature as a threshold level for the cost-effectiveness of an intervention. Based on the present study it may be concluded that routine evaluation of the cost-utility of secondary health care is feasible and produces information essential for a rational and balanced allocation of scarce health care resources.

Study on the pH dependence of diffraction efficiency of phase holograms in dye sensitized dichromated gelatin

Dichromated gelatin is thought to be a good substitute for photographic emulsions in some uses. The results of a systematic study of the effect of the pH of the developer on the diffraction efficiency of volume holographic gratings recorded in dye sensitized dichromated gelatin are presented.

Dosage Compensation And Sex Determination In Drosophila - Mechanism Of Measurement Of The X/A Ratio

We propose a molecular mechanism for the intra-cellular measurement of the ratio of the number of X chromosomes to the number of sets of autosomes, a process central to both sex determination and dosage compensation in Drosophila melanogaster. In addition to the two loci, da and Sxl, which have been shown by Cline (Genetics, 90, 683, 1978)and others to be involved in these processes, we postulate two other loci, one autosomal (ω) and the other, X-linked (π). The product of the autosomal locus da stimulates ω and initiates synthesis of a limited quantity of repressor. Sxl and π ,both of which are X-linked, compete for this repressor as well as for RNA polymerase. It is assumed that Sxl has lower affinity than π for repressor as well as polymerase and that the binding of polymerase to one of these sites modulates the binding affinity of the other site for the enzyme. It can be shown that as a result of these postulated interactions transcription from the Sxl site is proportional to the X/A ratio such that the levels of Sxl+ product are low in males, high in females and intermediate in the intersexes. If, as proposed by Cline, the Sxl- product is an inhibitor of X chromosome activity, this would result in dosage compensation. The model leads to the conclusion that high levels of Sxl+ product promote a female phenotype and low levels, a male phenotype. One interesting consequence of the assumptions on which the model is based is that the level of Sxl+ product in the cell, when examined as a function of increasing repressor concentration, first goes up and then decreases, yielding a bell-shaped curve. This feature of the model provides an explanation for some of the remarkable interactions among mutants at the Sxl, da and mle loci and leads to several predictions. The proposed mechanism may also have relevance to certain other problems, such as size regulation during development, which seem to involve measurement of ratios at the cellular level.

Simultaneous prediction of acidity parameters (pH and titratable acidity) in Kefir using near infrared reflectance spectroscopy.

Acidity in terms of pH and titratable acids influences the texture and flavour of fermented dairy products, such as Kefir. However, the methods for determining pH and titratable acidity (TA) are time consuming. Near infrared (NIR) spectroscopy is a non-destructive method, which simultaneously predicts multiple traits from a single scan and can be used to predict pH and TA. The best pH NIR calibration model was obtained with no spectral pre-treatment applied, whereas smoothing was found to be the best pre-treatment to develop the TA calibration model. Using cross-validation, the prediction results were found acceptable for both pH and TA. With external validation, similar results were found for pH and TA, and both models were found to be acceptable for screening purposes.

Analyzing hysteresis behavior of capacitance-voltage characteristics of IZO/C₆₀/pentacene/Au diodes with a hole-transport electron-blocking polyterpenol layer by electric-field-induced optical second-harmonic generation measurement

By using electric-field-induced optical second-harmonic generation (EFISHG) measurement, we analyzed hysteresis behavior of capacitance-voltage (C-V) characteristics of IZO/polyterpenol (PT)/C₆₀/pentacene/Au diodes, where PT layer is actively working as a hole-transport electron-blocking layer. The EFISHG measurement verified the presence of interface accumulated charges in the diodes, and showed that a space charge electric field from accumulated excess electrons (holes) that remain at the PT/C₆₀ (C₆₀/pentacene) interface is responsible for the hysteresis loop observed in the C-V characteristics.

Measurement of resistivity and dielectric constant of beach-sand minerals

Resistivity and dielectric constant are important parameters which influence the separation of particles in a drum-type electrostatic separator. The paper provides details of the measurement of the parameters and data on the magnitude of resistivity and dielectric constant of the minerals of beach sand.

Automatic Lameness Detection in a Milking Robot : Instrumentation, measurement software, algorithms for data analysis and a neural network model

The aim of this thesis is to develop a fully automatic lameness detection system that operates in a milking robot. The instrumentation, measurement software, algorithms for data analysis and a neural network model for lameness detection were developed. Automatic milking has become a common practice in dairy husbandry, and in the year 2006 about 4000 farms worldwide used over 6000 milking robots. There is a worldwide movement with the objective of fully automating every process from feeding to milking. Increase in automation is a consequence of increasing farm sizes, the demand for more efficient production and the growth of labour costs. As the level of automation increases, the time that the cattle keeper uses for monitoring animals often decreases. This has created a need for systems for automatically monitoring the health of farm animals. The popularity of milking robots also offers a new and unique possibility to monitor animals in a single confined space up to four times daily. Lameness is a crucial welfare issue in the modern dairy industry. Limb disorders cause serious welfare, health and economic problems especially in loose housing of cattle. Lameness causes losses in milk production and leads to early culling of animals. These costs could be reduced with early identification and treatment. At present, only a few methods for automatically detecting lameness have been developed, and the most common methods used for lameness detection and assessment are various visual locomotion scoring systems. The problem with locomotion scoring is that it needs experience to be conducted properly, it is labour intensive as an on-farm method and the results are subjective. A four balance system for measuring the leg load distribution of dairy cows during milking in order to detect lameness was developed and set up in the University of Helsinki Research farm Suitia. The leg weights of 73 cows were successfully recorded during almost 10,000 robotic milkings over a period of 5 months. The cows were locomotion scored weekly, and the lame cows were inspected clinically for hoof lesions. Unsuccessful measurements, caused by cows standing outside the balances, were removed from the data with a special algorithm, and the mean leg loads and the number of kicks during milking was calculated. In order to develop an expert system to automatically detect lameness cases, a model was needed. A probabilistic neural network (PNN) classifier model was chosen for the task. The data was divided in two parts and 5,074 measurements from 37 cows were used to train the model. The operation of the model was evaluated for its ability to detect lameness in the validating dataset, which had 4,868 measurements from 36 cows. The model was able to classify 96% of the measurements correctly as sound or lame cows, and 100% of the lameness cases in the validation data were identified. The number of measurements causing false alarms was 1.1%. The developed model has the potential to be used for on-farm decision support and can be used in a real-time lameness monitoring system.

Options for selecting dairy cattle for milk coagulation ability

Lypsylehmien maidon juoksettumiskyvyn jalostuskeinot Väitöskirjassa tutkittiin lypsylehmien maidon juustonvalmistuslaadun parantamista jalostusvalinnan avulla. Tutkimusaihe on tärkeä, sillä yhä suurempi osa maidosta käytetään juustonvalmistukseen. Tutkimuksen kohteena oli maidon juoksettumiskyky, sillä se on yksi keskeisistä juustomäärään vaikuttavista tekijöistä. Maidon juoksettumiskyky vaihteli huomattavasti lehmien, sonnien, karjojen, rotujen ja lypsykauden vaiheiden välillä. Vaikka tankkimaidon juoksettumiskyvyssä olikin suuria eroja karjoittain, karja selitti vain pienen osan juoksettumiskyvyn kokonaisvaihtelusta. Todennäköisesti perinnölliset erot lehmien välillä selittävät suurimman osan karjojen tankkimaitojen juoksettumiskyvyssä havaituista eroista. Hyvä hoito ja ruokinta vähensivät kuitenkin jossain määrin huonosti juoksettuvien tankkimaitojen osuutta karjoissa. Holstein-friisiläiset lehmät olivat juoksettumiskyvyltään ayrshire-rotuisia lehmiä parempia. Huono juoksettuminen ja juoksettumattomuus oli vain vähäinen ongelma holstein-friisiläisillä (10 %), kun taas kolmannes ayrshire-lehmistä tuotti huonosti juoksettuvaa tai juoksettumatonta maitoa. Maitoa sanotaan huonosti juoksettuvaksi silloin, kun juustomassa ei ole riittävän kiinteää leikattavaksi puolen tunnin kuluttua juoksetteen lisäyksestä. Juoksettumattomaksi määriteltävä maito ei saostu lainkaan puolen tunnin aikana ja on siksi erittäin huonoa raaka-ainetta juustomeijereille. Noin 40 % lehmien välisistä eroista maidon juoksettumiskyvyssä selittyi perinnöllisillä tekijöillä. Juoksettumiskykyä voikin sanoa hyvin periytyväksi ominaisuudeksi. Kolme mittauskertaa lehmää kohti riittää varsin hyvin lehmän maidon keskimääräisen juoksettumiskyvyn arvioimiseen. Tällä hetkellä juoksettumiskyvyn suoran jalostamisen ongelmana on kuitenkin automatisoidun, laajamittaiseen käyttöön soveltuvan mittalaitteen puute. Tämän takia väitöskirjassa tutkittiin mahdollisuuksia jalostaa maidon juoksettumiskykyä epäsuorasti, jonkin toisen ominaisuuden kautta. Tällaisen ominaisuuden pitää olla kyllin voimakkaasti perinnöllisesti kytkeytynyt juoksettumiskykyyn, jotta jalostus olisi mahdollista sen avulla. Tutkittavat ominaisuudet olivat sonnien kokonaisjalostusarvossa jo mukana olevat maitotuotos ja utareterveyteen liittyvät ominaisuudet sekä kokonaisjalostusarvoon kuulumattomat maidon valkuais- ja kaseiinipitoisuus sekä maidon pH. Väitöskirjassa tutkittiin myös mahdollisuuksia ns. merkkiavusteiseen valintaan tutkimalla maidon juoksettumattomuuden perinnöllisyyttä ja kartoittamalla siihen liittyvät kromosomialueet. Tutkimuksen tulosten perusteella lehmien utareterveyden jalostaminen parantaa jonkin verran myös maidon juoksettumiskykyä sekä vähentää juoksettumattomuutta ayrshire-rotuisilla lehmillä. Lehmien maitotuotos ja maidon juoksettumiskyky sekä juoksettumattomuus ovat sen sijaan perinnöllisesti toisistaan riippumattomia ominaisuuksia. Myöskin maidon valkuais- ja kaseiinipitoisuuden perinnöllinen yhteys juoksettumiskykyyn oli likimain nolla. Maidon pH:n ja juoksettumiskyvyn välillä oli melko voimakas perinnöllinen yhteys, joten maidon pH:n jalostaminen parantaisi myös maidon juoksettumiskykyä. Todennäköisesti sen jalostaminen ei kuitenkaan vähentäisi juoksettumatonta maitoa tuottavien lehmien määrää. Koska maidon juoksettumattomuus on niin yleinen ongelma suomalaisilla ayrshire-lehmillä, väitöksessä selvitettiin tarkemmin ilmiön taustoja. Kaikissa kolmessa tutkimusaineistoissa noin 10 % ayrshire-lehmistä tuotti juoksettumatonta maitoa. Kahden vuoden kuukausittaisen seurannan aikana osa lehmistä tuotti juoksettumatonta maitoa lähes joka mittauskerralla. Maidon juoksettumattomuus oli yhteydessä lypsykauden vaiheeseen, mutta mikään ympäristötekijöistä ei pystynyt täysin selittämään sitä. Sen sijaan viitteet sen periytyvyydestä vahvistuivat tutkimusten edetessä. Lopuksi tutkimusryhmä onnistui kartoittamaan juoksettumattomuutta aiheuttavat kromosomialueet kromosomeihin 2 ja 18, lähelle DNA-merkkejä BMS1126 ja BMS1355. Tulosten perusteella maidon juoksettumattomuus ei ole yhteydessä maidon juoksettumistapahtumassa keskeisiin kaseiinigeeneihin. Sen sijaan on mahdollista, että juoksettumattomuusongelman aiheuttavat kaseiinigeenien syntetisoinnin jälkeisessä muokkauksessa tapahtuvat virheet. Asia vaatii kuitenkin perusteellista tutkimista. Väitöksen tulosten perusteella maidon juoksettumattomuusgeeniä kantavien eläinten karsiminen jalostuseläinten joukosta olisi tehokkain tapa jalostaa maidon juoksettumiskykyä suomalaisessa lypsykarjapopulaatiossa.

Studies on diglycine sulphate

Both diglycine sulphate (DGS) and diglycine sulphate monohydrate (DGS.H2O) are reported to crystallize from solution with pH < 1(1,2). DGS.H2O (point group 2/m; Z = 4) shows a dielectric anomaly at 72°C suggestive of antiferroelectric transition(1). The crystals obtained by us from solution with pH < 0.5 at 20-25°C were always DGS (point group mmm; Z = 8) as confirmed by X-ray studies. The measurement of its dielectric constant along [100], [010] and [001] did not indicate any phase transition in the range 5-400°K. Thus DGS is a normal dielectric unlike TGS. The polarized Raman spectra and the infrared spectra were recorded to examine the configuration of glycine in DGS(3). The vibration spectra reveals that both the glycines in DGS exist as NH3+CH2COOH, thus precluding the hydrogen bond of the type N+-H…O- which exists between two glycine units in TGS. This seems to be a good reason for the difference in the dielectric behaviour of these two glycine sulphates.

Applicability of the van der Pauw-Hall measurement technique to implanted samples

The application of the van der Pauw-Hall measurement technique to implanted samples in which the mobility varies with depth has still not been fully justified. A proof that the technique is in fact applicable in this situation is given. Journal of Applied Physics is copyrighted by The American Institute of Physics.

Microbial life and deposits in paper machine circuits

Väitöskirjani käsittele mikrobien ja erilaisten kemikaalien rooleja saostumien ja biofilmien muodostumisessa paperi- ja kartonkikoneilla. "Saostuma" tässä työssä tarkoittaa kiinteän aineen kertymää konepinnoille tai rajapinnoille konekierroissa, jotka on tarkoitettu massasulppujen, lietteiden, vesien tai ilman kuljetukseen. Saostumasta tulee "biofilmi" silloin kun sen oleellinen rakennekomponentti on mikrobisolut tai niiden tuotteet. Väitöstyöni työhypoteesina oli, että i. tietämys saostumien koostumuksesta, sekä ii. niiden rakenteesta, biologisista, fysikaalis-kemiallisista ja teknisistä ominaisuuksista ohjaavat tutkijaa löytämään ympäristöä säästäviä keinoja estää epätoivottujen saostumien muodostus tai purkaa jo muodostuneita saostumia. Selvittääkseni saostumien koostumista ja rakennetta käytin monia erilaisia analytiikan työkaluja, kuten elektronimikroskopiaa, konfokaali-laser mikroskopiaa (CLSM), energiadispersiivistä röntgenanalyysiä (EDX), pyrolyysi kaasukromatografiaa yhdistettynä massaspektrometriaan (Py-GCMS), joninvaihtokromatografiaa, kaasukromatografiaa ja mikrobiologisia analyysejä. Osallistuin aktiivisesti innovatiivisen, valon takaisinsirontaan perustuvan sensorin kehittämistyöhön, käytettäväksi biofilmin kasvun mittaukseen suoraan koneen vesikierroista ja säiliöistä. Työni osoitti, että monet paperinvalmistuksessa käytetyistä kemikaaleista reagoivat keskenään tuottaen orgaanisia tahmakerroksia konekiertojen teräspinnoille. Löysin myös kerrostumia, jotka valomikroskooppisessa tarkastelussa oli tulkittu mikrobeiksi, mutta jotka elektronimikroskopia paljasti alunasta syntyneiksi, alumiinihydroksidiksi joka saostui pH:ssa 6,8 kiertokuitua käyttävän koneen viiravesistä. Monet paperintekijät käyttävät vieläkin alunaa kiinnitysaineena vaikka prosessiolot ovat muuttuneet happamista neutraaleiksi. Sitä pidetään paperitekijän "aspiriinina", mutta väitöstutkimukseni osoitti sen riskit. Löysin myös orgaanisia saostumia, joiden alkuperä oli aineiden, kuten pihkan, saippuoituminen (kalsium saippuat) niin että muodostui tahmankasvua ylläpitävä alusta monilla paperi- ja kartonkikoneilla. Näin solumuodoiltaan Deinococcus geothermalista muistuttavia bakteereita kasvamassa lujasti teräskoepalojen pintaan kiinnittyneinä pesäkkeinä, kun koepaloja upotettiin paperikoneiden vesikiertoihin. Nämä deinokokkimaiset pesäkkeet voivat toimia jalustana, tarttumisalustana muiden mikrobien massoille, joka selittäisi miksi saostumat yleisesti sisältävät deinokokkeja pienenä, muttei koskaan pääasiallisena rakenneosana. Kun paperikoneiden käyttämien vesien (raakavedet, lämminvesi, biologisesti puhdistettu jätevesi) laatua tutkitaan, mittausmenetelmällä on suuri merkitys. Koepalan upotusmenetelmällä todettu biofilmikasvu ja viljelmenetelmällä mitattu bakteerisaastuneisuus korreloivat toisiinsa huonosti etenkin silloin kun likaantumisessa oli mukana rihmamaiseti kasvavia bakteereja. Huoli ympäristöstä on pakottanut paperi- ja kartonkikoneiden vesikiertojen sulkemiseen. Vesien kierrätys ja prosessivesien uudelleenkäyttö nostavat prosessilämpötilaa ja lisäävät koneella kiertävien kolloidisten ja liuenneiden aineiden määriä. Tutkin kiertovesien pitoisuuksia kolmessa eriasteisesti suljetussa tehtaassa, joiden päästöt olivat 0 m3, 0,5 m3 ja 4 m3 jätevettä tuotetonnia kohden, perustuen puhdistetun jäteveden uudelleen käyttöön. Nollapäästöisellä tehtaalla kiertovesiin kertyi paljon orgaanisesti sidottua hiiltä (> 10 g L-1), etenkin haihtuvina happoina (maito-, etikka-, propioni- ja voi-). Myös sulfaatteja, klorideja, natriumia ja kalsiumia kertyi paljon, > 1 g L-1 kutakin. Pääosa (>40%) kaikista bakteereista oli 16S rRNA geenisekvenssianalyysien tulosten perusteella sukua, joskin etäistä (< 96%) ainoastaan Enterococcus cecorum bakteerille. 4 m3 päästävältä tehtaalta löytyi lisäksi Bacillus thermoamylovorans ja Bacillus coagulans. Tehtaiden saostumat sisälsivät arkkeja suurina pitoisuuksina, ≥ 108 g-1, mutta tunnistukseen riittävää sekvenssisamanlaisuutta löytyi vain yhteen arkkisukuun, Methanothrix. Tutkimustulokset osoittivat että tehtaan vesikiertojen sulkeminen vähensi rajusti mikrobiston monimuotoisuutta, muttei estänyt liuenneen aineen ja kiintoaineen mineralisoitumista.

Refractive index measurement by the moire technique

A simple moire method for the direct measurement of refractive indices is presented. The change of magnification and/or distortion of the image of a linear grating when viewed through a refractive index field is amplified by means of moire fringes and is measured directly. Relations between the index of refraction and fringe spacing are derived and have been verified experimentally.