Surgically-treated Hip Fracture in older People. With Special Emphasis on Mortality Analysis

Hip fractures are associated with significant morbidity and mortality. Cervical and trochanteric fractures have a different morphometry, surgical treatment, and outcome. Polypharmacy, common in older people, is associated with increased mortality. The risk factors for mortality can be identified based on cause-of-death analysis. In this population-based study, 461 older, surgically in 1999-2000 treated hip fracture patients were enrolled. Incidence, morphometry, medication, mortality, and cause-of-death were analysed. Hip fractures were most commonly sustained by women, occurred mostly indoors, and often in institutions. One in four patients had sustained a previous fracture. Routine clinical radiographs revealed no differences in the hip geometry between hip fracture types. Age-adjusted mortality was higher in men than in women during the follow-up. Chronic lung disease and male sex were predictors of mortality after cervical fracture. In men, potent anticholinergics were associated with excess age-adjusted mortality. Men were more likely to die from circulatory disease and dementia after hip fracture than women. Mortality after hip fracture was 3-fold higher than that of the general population, including every cause-of-death class. Fracture prevention in institutions and homes, indoor safety measures, and treatment of chronic lung diseases should be encouraged. Hip morphometry analyses require more accurate measures than that provided by routine radiographs. Careful use of potent anticholinergics may reduce mortality. Compared to the general population, excess mortality after hip fracture was evident up to 9 years after hip fracture. Cause-of-death analysis indicates that all major comorbidities require optimal treatment after hip fracture surgery.

Lattiajäähdytyksen mitoitus ja säätö

Mitoitukseen on olemassa standardoitu laskentamenetelmä, mutta se ei yksistään ole riittävä jäähdytettävän lattiarakenteen suunnitteluun. Rakenteen lämpötilajakaumaa jäähdytystilanteessa tutkittiin lisäksi FDM-ohjelmistolla tehdyillä simuloinneilla. Lattiajäähdytyksessä kosteuden tiivistymisen riski ja mukavuustekijät rajoittavat käytettävissä olevaa lämpötilaa. Saavutettavissa olevan teho on puolestaan suoraan riippuvainen jäähdytettävän tilan ja jäähdyttävän pinnan välisestä lämpötilaerosta. Kirjallisuudesta, standardeista ja aiemmasta tutkimuksesta etsittiin tietoa jäähdytetyn lattian vaikutuksesta asumismukavuuteen sekä kosteusteknisessä mielessä käytettävissä oleva lämpötila-alue. Asuintiloissa lattiapinnan minimilämpötila on 19 °C, millä lattiarakenteesta ja materiaaleista riippuen päästään 20 - 30 W/m2 jäähdytystehoihin. Järjestelmän säätömahdollisuuksia selvitettiin kirjallisuudesta ja vaihtoehtoisia toteutustapoja, sekä niihin tarvittavia komponentteja on esitelty työn loppuosassa.  

Energiansäästölamppujen vaikutukset pienjännitteisen sähkönjakeluverkon kuormitukseen ja häviöihin

Euroopan Unioni kieltää matalan hyötysuhteen lamppujen käyttämisen sekä sisä- että ulkovalaisimissa. Näin ollen matalan hyötysuhteen lamput, kuten perinteiset hehkulamput tulee vaihtaa paremman hyötysuhteen lamppuihin, kuten energiansäästölamppuihin. Energiansäästölampuissa 230 V, 50 Hz verkkosähkö muunnetaan valonlähteelle sopivaksi tehoelektroniikan avulla. 50 Hz perustaajuisen virran lisäksi energiansäästölamput ottavat verkosta harmonisia yliaaltoja. Harmoniset yliaallot aiheuttavat lisähäviöitä verkostokomponenteissa, kuten muuntajissa ja johdoissa. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan millaisia vaikutuksia hehkulamppujen vaihtaminen energiansäästölamppuihin aiheuttaa pienjännitteisessä jakeluverkossa. Työssä tarkastellaan lyhyesti myös energiansäästölamppujen energiatehokkuutta, sekä sitä, millaisia rajoitteita standardit asettavat harmonisille yliaalloille.

The energy efficiency of chilled beam systems in an office building at different climates

Besides the sustaining of healthy and comfortable indoor climate, the air conditioning system should also achieve for energy efficiency. The target indoor climate can be ob-tained with different systems; this study focuses on comparing the energy efficiency of different air conditioning room unit systems in different climates. The calculations are made with dynamic energy simulation software IDA ICE by comparing the indoor cli-mate and energy consumption of an office building with different systems in different climates. The aim of the study is to compare the energy efficiency of chilled beam systems to other common systems: variable air volume, fan coil and radiant ceiling systems. Besides the annual energy consumption also the sustainability of target indoor climate is compared between the simulations. Another aim is to provide conclusions to be used in the product development of the chilled beam systems’ energy efficiency. The adaptable chilled beam system and the radiant ceiling system prove to be energy efficient independent of the climate. The challenge of reliable comparison is that other systems are not able to reach the target indoor climate as well as the others. The complex calculation environment of the simulation software, made assumptions and excluding of the financial aspects complicate comparing the big picture. The results show that the development of the chilled beam systems should concentrate on energy efficient night heating, flexible demand based ventilation and capacity control and possibilities on integrating the best practices with other systems. 

Tekniset vaatimukset huonekohtaisen ilmanpuhdistimen valitsemiseksi sisäilmaongelmaisessa kohteessa

Tässä työssä tarkastellaan rakennusten sisäilman laatua heikentäviä epäpuhtauksia sekä niiden suodattamiseen huonekohtaisissa ilmanpuhdistimissa käytettäviä suodatustekniikoita. Tavoitteena oli selvittää ilmanpuhdistimien soveltuvuus sisäilmaongelmista kärsiviin kohteisiin. Ilmanpuhdistimia testattiin laboratoriossa ja testitulosten perusteella arvioitiin niiden teknisiä ominaisuuksia. Lisäksi laadittiin valintakriteerit huonekohtaisen ilmanpuhdistimen valitsemiseksi sisäilmaongelmaisessa kohteessa. Diplomityö tehtiin Helsingin kaupungin kiinteistöviraston Tilakeskuksessa vastaamaan tarpeeseen selvittää ilmanpuhdistimien teknisiä ominaisuuksia. Laboratoriotesteissä laitteista löydettiin eroavaisuuksia, ja tulosten perusteella laitteet asetettiin paremmuusjärjestykseen. Työssä suoritetun tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että nykyisin markkinoilla olevat huonekohtaiset ilmanpuhdistimet soveltuvat pääosin melko heikosti sisäilmaongelmien ratkaisemiseen. Tähän syynä on erityisesti laitteiden aiheuttama suuri melupäästö.

Mahdollisuudet sisäilmaoireiden poistamiseen huonekohtaisen ilmanpuhdistimen avulla eri aikakauden rakennuksissa

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää sisäilmaongelmien aiheuttajia ja keinoja niiden poistamiseen. Kokeellisessa osuudessa on tavoitteena selvittää kenttämittauksin sisäilman epäpuhtauspitoisuuksia ja ilmanpuhdistimien vaikutusta sisäilman laatuun. Työ toteutetaan kirjallisuustutkimuksen, sisäilmamittauksien sekä asiantuntija- ja sisäilmakyselyjen avulla. Tutkimukseen valittiin viisi erilaisia puhdistustekniikoita käyttäviä ilmanpuhdistimia. Valitut ilmanpuhdistimet olivat viikon ajan viidessä eri koululuokassa, joissa tehtiin sisäilmamittauksia ennen puhdistimen käynnistystä ja sen jälkeen. Luokista kerättiin ilmanäytteitä Andersen keräimellä ja VOC-pumpulla sekä pölynäytteitä pintasivelynä. Tutkimuskohteissa ei havaittu merkittäviä sisäilmaongelmia ja ilmanäytteiden pitoisuudet olivat pääasiassa alhaisia. Poikkeavia sienisukuja ei myöskään esiintynyt valtalajeina. Rakennetutkimukset ja materiaalinäytteet ovat ensisijaisia tutkimusmenetelmiä ongelmakohteissa. Syytä sisäilman aiheuttamaan oireiluun ei vielä tarkalleen tiedetä. Suunnitteluun, valvontaan ja kunnossapitoon tulee panostaa enemmän. Mittausmenetelmiä tulee myös kehittää lisää ja huolehtia ilmanvaihdon toimivuudesta. Tutkimuksia tuleekin tehdä aina kokonaisvaltaisesti.

Real-time Image-based RGB-D Camera Motion Tracking and Environment Mapping

In this work, image based estimation methods, also known as direct methods, are studied which avoid feature extraction and matching completely. Cost functions use raw pixels as measurements and the goal is to produce precise 3D pose and structure estimates. The cost functions presented minimize the sensor error, because measurements are not transformed or modified. In photometric camera pose estimation, 3D rotation and translation parameters are estimated by minimizing a sequence of image based cost functions, which are non-linear due to perspective projection and lens distortion. In image based structure refinement, on the other hand, 3D structure is refined using a number of additional views and an image based cost metric. Image based estimation methods are particularly useful in conditions where the Lambertian assumption holds, and the 3D points have constant color despite viewing angle. The goal is to improve image based estimation methods, and to produce computationally efficient methods which can be accomodated into real-time applications. The developed image-based 3D pose and structure estimation methods are finally demonstrated in practise in indoor 3D reconstruction use, and in a live augmented reality application.

Jätehuollon tilannekuva puolustushallinnossa

Diplomityön tavoitteena oli tuottaa jätehuollon tilannekuva Suomen puolustushallinnolle. Diplomityön ensisijaiseksi tutkimustavoitteeksi määriteltiin jätehuollon nykytilan kartoitus vuonna 2013. Lisäksi diplomityössä tarkasteltiin jätehuollon suunnittelutyön merkitystä puolustushallinnolle sekä kartoitettiin lähitulevaisuuden painopistealueita puolustushallinnon jätehuollossa. Sisätilojen jätehuoltojärjestelyt eivät noudata samaa linjaa ulkojätepisteiden jäte-huoltojärjestelyjen kanssa. Tämä asettaa haasteita syntypaikkalajittelun toteuttamiselle ja edelleen jätehuoltotavoitteiden saavuttamiselle. Tähän jätehuollon epäkohtaan on mahdollista vaikuttaa jätehuollon prosessien selkeyttämisellä ja sopimusten tarkastelemisella yhdessä vuonna 2015 käynnistyvän puolustusvoimien Logistiikkalaitoksen kanssa. Laskennallisen vaikuttavuusanalyysin perusteella jätehuollon tehostamistoimilla on mahdollista saavuttaa myös kustannussäästöjä. Ulkojätepisteiden tehostamisella olisi mahdollista saavuttaa noin 25 % säästöt jätehuollon kustannuksissa. Tehokkaammalla syntypaikkalajittelulla olisi mahdollista saavuttaa noin 27–31 % säästöt jätteen käsittelymaksuissa. Jätehuoltotavoitteiden saavuttamisessa keskeinen rooli on myös jätehuollon tiedonhallinnalla ja raportoinnilla sekä jätehuollon käyttäjät tavoittavalla tiedotuksella. Jätehuollon suunnittelu- ja kehittämistyössä tulee pyrkiä käyttäjäläheisempään toteutukseen. Diplomityön pohjalta aloitetaan puolustushallinnon jätehuollon pitkän aikavälin toiminnallisen strategian suunnittelu. Pitkän aikavälin toiminnalliseen strategiaan sisällytetään uudet jätehuollon tavoitteet, joissa huomioidaan puolustushallinnon sisäisten tavoitteiden lisäksi myös valtakunnallinen jätesuunnittelu.

Energiatehokkuuden huomioiminen julkisissa rakennushankkeissa

Hanke tähtää Lappeenrannan julkisen rakennuskannan energiatehokkuuden ja kokonaistaloudellisuuden parantamiseen. Energiatehokkuutta ja kokonaistaloudellisuutta kunnallisessa rakentamisessa kannustavat mm. kansainvälisten ja kansallisten sopimusten energiansäästötavoitteet, sekä kuntien tiukka budjettitilanne. Hankkeen yhteydessä on laadittu arviointikriteeristö rakennusinvestoinneista vastaavien viranomaisten käyttöön, mikä helpottaa tunnistamaan energiatehokkaita, kokonaistaloudellisia sekä laadukasta sisäilmastoa tukevia rakennusinvestointien toteutuskäytäntöjä. Kriteeristö on suunniteltu erityisesti kasvatus- ja opetustarkoituksiin suunnattuja rakennuksia varten. Jotta kokonaistaloudellisuustavoitteet täyttyisivät, työssä käytettiin hyväksi elinkaariajattelutapaa. Kriteerit laadittiin rakennuksen kolmelle tavoitteiden toteutumisen kannalta merkittävälle elinkaaren vaiheelle, eli suunnittelu-, toteutus- ja käyttövaiheelle. Kriteeristö on laadittu kirjallisuuden ja ammattilaisten haastattelujen tarjoaman tiedon pohjalta. Laadittua kriteeristöä koekäytettiin Myllymäen päiväkoti -hankkeen yhteydessä, jotta voitaisiin tunnistaa kriteeristön kehitystarpeita. Koekäytön yhteydessä toteutettiin myös mielipidekysely, jonka avulla kerättiin kriteeristön kehitysehdotuksia rakennushankkeen eri osapuolilta. Koekäytön tarjoaman tiedon nojalla kriteeristöä jatkokehitettiin vastaamaan paremmin käytännön tarpeita. Koekäyttö kohdistui kohteen suunnitteluvaiheeseen. Hankkeessa saavutettiin asetetut tavoitteet. Voidaan kuitenkin todeta, että kriteeristön jatkokehittämistä on syytä jatkaa. Koekäytön ulottaminen toteutus ja käyttövaiheeseen on tärkeää. Kriteeristön käsittelyalueen laajentamiselle korjausrakentamiseen sekä alueellisen tarkastelutavan käyttöönotolle olisi myös tarvetta.

Sisäilman laatuun vaikuttavat tekijät ja siivouskäytäntöjen laadunvarmistus

Sisäilman laatuun vaikuttaa moni eri tekijä. Sisäilma on tavallisesti laadultaan hyvää silloin, kun tilojen käyttäjät ovat siihen tyytyväisiä. Hyvän sisäilman saavuttamiseksi tulee ilmanvaihdon, lämmityslaitteiden, siivouksen ja talon rakenteiden olla kunnossa. Tämä työ on tehty Helsingin kaupungin Tilakeskukselle, ja se on osa vuoden jatkuvaa projektia, jossa selvitetään siivouksen riittävyyttä ja sen vaikutusta koulujen sisäilmaan. Työn tavoitteena on luoda siivouksen laadunvarmistusmenetelmä, jonka avulla voidaan varmistaa toteutunut siivouksen taso. Lisäksi projektissa selvitetään, pystytäänkö siivouksen palvelusopimus toteuttamaan käytännössä kunnolla. Työssä kehitettävät menetelmät ovat subjektiivinen ja objektiivinen pölyisyyden arviointi sekä kyselylomake koulujen opettajille. Työssä kehitetyn menetelmän laatutasojen raja-arvot noudattavat INSTA 800 -standardissa esitettäviä arvoja. Kehitettyä menetelmää käytettiin suoritetuissa lähtö- ja nollatasomittauksissa. Mittauksista saadut tulokset vastasivat silmämääräisesti tiloissa tehtyjä havaintoja.

Aurinkosähkön kannattavuustarkastelu jäähallilla

Tässä kandidaatintyössä selvitetään aurinkosähkön kannattavuutta jäähallissa. Tutkimuksessa huomioidaan paikallisten olosuhteiden kuten auringon säteilynmäärän, lämpötilan ja paneelien asennussuunnan vaikutus tuotetun aurinkosähkön määrään. Tuotannon soveltuvuutta arvioidaan vertaamalla simuloituja aurinkosähkön tuotantolukemia jäähallin sähkönkulutusprofiiliin. Sähkönkulutustiedot perustuvat etäluettavan sähkömittarin tunnittaisiin mittaustuloksiin. Investoinnin kannattavuutta arvioidaan yleisesti käytettyjen tunnuslukujen valossa, jotka lasketaan yksityiskohtaisen tarkastelun avulla. Lisäksi tunnuslukuja analysoidaan herkkyysanalyysiin avulla.

Mathematical modeling and optimal control of malaria

Malaria continues to infect millions and kill hundreds of thousands of people worldwide each year, despite over a century of research and attempts to control and eliminate this infectious disease. Challenges such as the development and spread of drug resistant malaria parasites, insecticide resistance to mosquitoes, climate change, the presence of individuals with subpatent malaria infections which normally are asymptomatic and behavioral plasticity in the mosquito hinder the prospects of malaria control and elimination. In this thesis, mathematical models of malaria transmission and control that address the role of drug resistance, immunity, iron supplementation and anemia, immigration and visitation, and the presence of asymptomatic carriers in malaria transmission are developed. A within-host mathematical model of severe Plasmodium falciparum malaria is also developed. First, a deterministic mathematical model for transmission of antimalarial drug resistance parasites with superinfection is developed and analyzed. The possibility of increase in the risk of superinfection due to iron supplementation and fortification in malaria endemic areas is discussed. The model results calls upon stakeholders to weigh the pros and cons of iron supplementation to individuals living in malaria endemic regions. Second, a deterministic model of transmission of drug resistant malaria parasites, including the inflow of infective immigrants, is presented and analyzed. The optimal control theory is applied to this model to study the impact of various malaria and vector control strategies, such as screening of immigrants, treatment of drug-sensitive infections, treatment of drug-resistant infections, and the use of insecticide-treated bed nets and indoor spraying of mosquitoes. The results of the model emphasize the importance of using a combination of all four controls tools for effective malaria intervention. Next, a two-age-class mathematical model for malaria transmission with asymptomatic carriers is developed and analyzed. In development of this model, four possible control measures are analyzed: the use of long-lasting treated mosquito nets, indoor residual spraying, screening and treatment of symptomatic, and screening and treatment of asymptomatic individuals. The numerical results show that a disease-free equilibrium can be attained if all four control measures are used. A common pitfall for most epidemiological models is the absence of real data; model-based conclusions have to be drawn based on uncertain parameter values. In this thesis, an approach to study the robustness of optimal control solutions under such parameter uncertainty is presented. Numerical analysis of the optimal control problem in the presence of parameter uncertainty demonstrate the robustness of the optimal control approach that: when a comprehensive control strategy is used the main conclusions of the optimal control remain unchanged, even if inevitable variability remains in the control profiles. The results provide a promising framework for the design of cost-effective strategies for disease control with multiple interventions, even under considerable uncertainty of model parameters. Finally, a separate work modeling the within-host Plasmodium falciparum infection in humans is presented. The developed model allows re-infection of already-infected red blood cells. The model hypothesizes that in severe malaria due to parasite quest for survival and rapid multiplication, the Plasmodium falciparum can be absorbed in the already-infected red blood cells which accelerates the rupture rate and consequently cause anemia. Analysis of the model and parameter identifiability using Markov chain Monte Carlo methods is presented.

Comparative performance of two air samplers for monitoring airborne fungal propagules

Many studies have attempted to evaluate the importance of airborne fungi in the development of invasive fungal infection, especially for immunocompromised hosts. Several kinds of instruments are available to quantitate fungal propagule levels in air. We compared the performance of the most frequently used air sampler, the Andersen sampler with six stages, with a portable one, the Reuter centrifugal sampler (RCS). A total of 84 samples were analyzed, 42 with each sampler. Twenty-eight different fungal genera were identified in samples analyzed with the Andersen instrument. In samples obtained with the RCS only seven different fungal genera were identified. The three most frequently isolated genera in samples analyzed with both devices were Penicillium, Aspergillus and Cladophialophora. In areas supplied with a high efficiency particulate air filter, fungal spore levels were usually lower when compared to areas without these filters. There was a significant correlation between total fungal propagule measurements taken with both devices on each sampling occasion (Pearson coefficient = 0.50). However, the Andersen device recovered a broader spectrum of fungi. We conclude that the RCS can be used for quantitative estimates of airborne microbiological concentrations. For qualitative studies, however, this device cannot be recommended.

Framework for Regional Heating Energy Efficiency Assessment

The aim of this project was to develop general framework for systematic assessment of energy efficiency of heating on regional level in Russia. The framework created during this project includes two main instruments, namely: general regional heating energy efficiency assessment model (REEMod) and general regional heating energy efficiency assessment criteria for housing areas (REECrit). Framework pays extreme attention to realization of energy saving, overall cost efficiency and comfortable indoor climate. Life-cycle ideology was applied during creation of the framework. Application of the framework can provide decision-making process with systematically collected and processed information on current state of areas energy efficiency. Such information will help decision makers to evaluate current situation of the whole energy chain, to compare different development scenarios and to identify the most efficient improvement methods, thus supporting realization of regions efficient energy management. Simultaneous pursuit of energy savings, cost efficiency and indoor air quality can contribute to development of sustainable community. Presented instruments should be continuously developed further as an iterative process based on knew experience, development of technology and overall understanding of energy efficiency issues.

Kylmälaitekoneikon runkorakenteen kehittäminen

Kylmälaitekoneikot ovat kylmäkomponentteja sisältäviä rakenteita, joiden avulla toteutetaan suurten tilojen, kuten elintarvikemyymälöiden sisäilman jäähdytys. Lisäksi koneikkojen avulla jäähdytetään matalampiin lämpötiloihin pienempiä kylmähuoneita. Osa koneikoista ottaa talteen kylmäprosessissa syntyvän lämmön, jota hyödynnetään tilojen lämmityksessä. Tämän diplomityön tavoitteena oli suunnitella ja mitoittaa kahdeksalle eri kylmälaitekoneikolle entistä kustannustehokkaammat runkorakenteet, jotka ovat niin kestäviä, että koneikkoja on mahdollista pinota tilan säästämiseksi kolme päällekkäin. Lisäksi runkorakenteilta vaadittiin helppoa kuljetettavuutta, hyviä kiinnitysominaisuuksia ja korroosionkestävyyttä. Aluksi työssä selvitettiin runkorakenteisiin kohdistuvat vaatimukset, jonka jälkeen materiaalin valinta tehtiin materiaaliin kohdistuvien vaatimusten perusteella. Rakenteiden palkit mitoitettiin tarvittavan taivutusvastuksen ja kiepahduksen mukaan. Pilarit puolestaan mitoitettiin nurjahduksen ja kaksiaksiaalisen taivutustilan perusteella. Tämän jälkeen mitoitettiin eri sauvojen väliset hitsi- ja ruuviliitokset siten, että rakenne hajoaa ylikuormitustilanteessa mahdollisimman turvallisesti. Työssä tehdyt laskelmat varmennettiin elementtimenetelmän avulla ja lopullisille rakenteille tehtiin elementtimenetelmällä vielä ominaistaajuusanalyysejä. Lopuksi työssä suunniteltiin runkorakenteille sopiva korroosionsuojaus.