Kokeellisen moodianalyysin hyödyntäminen sääriluun lujuuden määrittämisessä

Diplomityö tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston konetekniikan laitokselle. Diplomityö on osa teknillisen yliopiston biomekaanista tutkimusta, jonka tarkoituksena on mallintaa ihmisen tuki- ja liikuntaelimistön toimintaa. Työssä pyrittiin selvittämään, voitaisiinko sääriluuhun kohdistetun mekaanisen herätteen aiheuttamaa värähtelyvastetta analysoimalla saada tietoa luun ominaistaajuuksista ja lujuudesta. Tietoa voitaisiin käyttää esimerkiksi ostoporoosiriskin arvioinnissa sekä ihmiskehon osien toimintaa kuvaavien simulointimallien verifioinnissa. Mittauslaitteistona käytettiin Brüel & Kjær-moodianalyysilaitteistoa. Laitteistokokonaisuuteen kuuluivat herätevasara, elektromagneettinen täristin, voima-anturi, kaksi kiihtyvyysmitta-anturia sekä PulseLab 2.0 –ohjelmistolla varustettu PC-laitteisto. Tulosten jatkoanalyysi suoritettiin MathWorks yhtiön MatLab v 4.0 -ohjelmistolla. Työssä esitellyn mittaustavan ja -laitteiston todettiin soveltuvan sääriluun värähtelyvasteen mittaamiseen. Mittaustulokset eri mittauskertojen välillä samalla henkilöllä ovat yhtenevät. Tutkimuksen tulosten perusteella ei voida osoittaa luun värähtelyvasteen ja lujuuden välistä suoraa korrelaatiota.

Lämpötilan vaikutus kuparin ja nikkelin kolonnierotuksessa kelatoivalla adsorbentilla

Sinkin valmistuksessa pitää sinkkirikasteesta poistaa epäpuhtausmetallit ennen elektrolyysiä. Nykyisin epäpuhtauksien poistamiseksi käytetään sementointimene-telmiä. Sementointi voisi olla mahdollista korvata kelatoivalla adsorbentilla suori-tettavalla erotuksella, jonka etuja ovat selektiivisyys ja ympäristöystävällisyys. Työn tarkoituksena on tutkia lämpötilan vaikutusta kelatoivalla adsorbentilla teh-tävään nikkelin ja kuparin kolonnierotukseen. Kolonnierotuksessa lämpötila voi vaikuttaa sekä liuoksen että adsorbentin fysi-kaalisiin, kemiallisiin ja sähkökemiallisiin ominaisuuksiin. Näiden vaikutusten johdosta voivat esimerkiksi erotuksen stoikiometria, kinetiikka tai toimintaolosuh-teet muuttua. Tässä työssä lämpötilan vaikutusta kolonnierotukseen tutkittiin rik-kihapon ja erotusmateriaalin välisillä kinetiikkakokeilla sekä synteettisellä CuSO4-liuoksella ja autenttisella ZnSO4-liuoksella tehdyillä kolonniajoilla. Työssä käytetyn erotusmateriaalin runko on silikapolyamiini ja sen funktionaali-sena ryhmänä toimii 2-aminometyylipyridiini. Lämpötilan ollessa 60 °C havaittiin erotusmateriaalin ja rikkihapon asettuvan tasapainoon kolme kertaa nopeammin kuin 25 °C:ssa. Lämpötilan nostamisella edelleen 90 °C:een ei havaittu olevan merkittävää vaikutusta tasapainon saavuttamisen nopeuteen. Kuparin läpäisykäyrän havaittiin jyrkentyvän lämpötilan noston vaikutuksesta niin autenttisella ZnSO4-liuoksella kuin synteettisellä CuSO4-liuoksella. Tämän oletettiin johtuvan kinetiikan nopeuden kasvusta sekä autenttisella liuoksella myös viskositeetin pienenemisestä. Lämpötilan vaikutuksesta on mahdollista käsitellä autenttista ZnSO4-liuosta 90 °C:ssa noin 3,5-kertaa enemmän kuin 25 °C:ssa, siten että liuoksesta saadaan poistettua lähes kaikki kupari. Nikkelin havaittiin lä-päisevän kolonnin kaikissa lämpötiloissa lähes välittömästi. Tästä syystä tutkittu erotusmateriaali ei sovellu nikkelin ja kuparin samanaikaiseen erottamiseen tutki-tusta autenttisesta ZnSO4-liuoksesta.

The Contribution of Mobile Device Manufacturers’ Site Usage to Brand Satisfaction and Loyalty

Recently most of the mobile phone manufacturer companies started to pay extra attention to their websites. This research investigates the sources of value creation on the mobile phone manufacturers’ website and the affect visiting the manufacturers’ website has on brand loyalty and brand satisfaction. The results show a correlation between positive website usage experience, brand loyalty and brand satisfaction. Moreover there is a relation between Novelty, Efficiency, Lock-in and the perceived usefulness the manufacturers’ website has on the mobile phone device. And finally the main reason behind Finnish student’s mobile phone brand loyalty is its country of origin.

Learning Robot Motions from Visual Sensing

Learning from demonstration becomes increasingly popular as an efficient way of robot programming. Not only a scientific interest acts as an inspiration in this case but also the possibility of producing the machines that would find application in different areas of life: robots helping with daily routine at home, high performance automata in industries or friendly toys for children. One way to teach a robot to fulfill complex tasks is to start with simple training exercises, combining them to form more difficult behavior. The objective of the Master’s thesis work was to study robot programming with visual input. Dynamic movement primitives (DMPs) were chosen as a tool for motion learning and generation. Assuming a movement to be a spring system influenced by an external force, making this system move, DMPs represent the motion as a set of non-linear differential equations. During the experiments the properties of DMP, such as temporal and spacial invariance, were examined. The effect of the DMP parameters, including spring coefficient, damping factor, temporal scaling, on the trajectory generated were studied.

Mallinsovitusta käyttävä konenäköohjelmisto teollisuusrobotin ohjaukseen

Tässä työssä kehitettiin teollisuusrobottijärjestelmiin soveltuva, mallinsovitusta hyödyntävä konenäköohjelmisto. Yleiskäyttöiseksi tarkoitettuun ohjelmistoon tehtiin toiminnot konenäköjärjestelmän kalibrointiin, mallinsovitukseen käytettävien mallien hallintaan ja tulosten välitykseen teollisuusroboteille. Ohjelmiston tuli olla myös niin helppokäyttöinen, että sen käyttö onnistuu lyhyellä koulutuksella. Ohjelmistoa sovellettiin puuikkunapuitteiden robotisoituun maalausjärjestelmään. Maalausjärjestelmästä onnistuttiin tekemään automaattinen, tuotteisiin mukautuva ja virhetilanteista toipuva pitkälti toimitetun konenäköjärjestelmän ansiosta.

Integration of the Food Waste Disposer Unit to the Existing Sewage System

Among the numerous approaches to food waste treatment, the food waste disposers method (FWDs), as a newcomer, has become slowly accepted by the general public owing to the worries about its impact on the existing sewage system. This paper aims to justify the role of FWDs in the process of urbanization in order to better prepare a city to take good care of the construction of its infrastructure and the solid waste treatment. Both the literatures and the case study help to confirm that FWDs has no negative effects on the wastewater treatment plant and it is also environmental friendly by reducing the greenhouse gas emissions. In the case study, the Lappeenranta waste water treatment plant has been selected in order to figure out the possible changes to a WWTP following the integration of FWDs: the observation shows only minor changes take place in a WWTP, in case of 25% application, like BOD up 7%, TSS up 6% and wastewater flowrate up 6%, an additional sludge production of 200 tons per year and the extra yield of methane up to 10000m3 per year; however, when the utilization rate of FWD is over 75%, BOD, TSS, and wastewater flowrate will experience more significant changes, thus exerting much pressure on the existing WWTP. FWDs can only be used in residential areas or cities equipped with consummate drainage network within the service sphere of WWTP, therefore, the relevant authority or government department should regulate the installation frequency of FWDs, while promoting the accessory application of FWDs. In the meanwhile, WWTP should improve their treatment process in order to expand their capacity for sludge treatment so as to stay in line with the future development of urban waste management.

Ruokohelven käytön lisääminen Joensuun voimalaitoksen kattilassa – käytettävyys, hyötysuhde ja taloudellisuus

Ruokohelpi soveltuu ympäristöystävällisyyden ja korkean lämpöarvon vuoksi hyvin energiantuotantoon. Fortumin Joensuun voimalaitoksella ruokohelpi on syötetty kattilaan tähän asti pääasiassa pääpolttoaineisiin, turpeeseen tai hakkeeseen seostettuna pieninä energiaosuuksina. Pääpolttoaineisiin verrattuna ruokohelvellä on alhaisempi irto- ja energiatiheys, korkeampi klooripitoisuus ja kattilaa likaavampi tuhka, mikä asettaa rajoitteita sen käytön lisäämiselle voimalaitoksella. Alhaisesta irto- ja energiatiheydestä johtuvan holvautumisen sekä tukoksien lisääntymisen ja Joensuun voimalaitoksen nykyisten kuljettimien kapasiteettiongelmien vuoksi ruokohelven osuuden lisääminen suuremmaksi kuin 5 % polttoaine-energiasisällöstä on riskialtista ja edellyttää täten investointia erilliseen ruokohelven käsittely- ja syöttöjärjestelmään. Yksi vaihtoehto on murskata ruokohelpipaalit joko sähkökäyttöisellä, puolikiinteällä ja nopeakäyntisellä Haybuster H1130 tilt -murskaimella tai kiinteällä ja hidaskäyntisellä Raumaster-murskaimella ja ohjata ruokohelpisilppu joko pitkän mekaanisen kuljettimen ja sen perässä olevien lyhyiden pneumalinjojen tai pelkkien pitkien pneumalinjojen kautta suoraan kattilapesään. Työssä tutkitut investoinnit ovat taloudellisesti sitä kannattavampia mitä enemmän ruokohelpeä voidaan vuositasolla polttaa voimalaitoksella. Ruokohelven käyttömäärää voimalaitoksella kannattanee lisätä kuljetusmatkaa pidentämällä. Investointien valinta ei ole itsestäänselvyys. Nopeakäyntinen murskain on hidaskäyntistä murskainta edullisempi investointi, tosin hidaskäyntisen murskaimen käyttövarmuus on parempi kuin nopeakäyntisen murskaimen. Kattilan käytettävyyden kannalta ruokohelven käytön lisääminen edellyttää kattilan palamistekniikan analysointia laskennallisesti virtausmallinnuksella ennen kuin lopullisia päätöksiä investointien suhteen voidaan tehdä.

Vertailu kahden erityyppisen virtasyötetyn hakkurin soveltuvuudesta polttokennokäyttöihin

Concerns about condition of the environment and rising fossil fuel prices have accelerated the research of finding new cheap and environmental friendly energy source. Fuel cells are one of the most promising green technologies, especially in the field of distributed energy generation, backup power systems, transportation and mobile power generation. In this bachelor’s thesis use of fuel cells is studied, especially from the DC-DC converter point of view. This bachelor’s thesis concentrates on study of two different DC-DC converters. The aim of this thesis is to study design and steering methods for proposed converters. The ultimate aim of this thesis is to determine which one of proposed converters is most suitable for fuel cell applications.

Quantification of Proteins and Cells: Luminometric Nonspecific Particle-Based Methods

New luminometric particle-based methods were developed to quantify protein and to count cells. The developed methods rely on the interaction of the sample with nano- or microparticles and different principles of detection. In fluorescence quenching, timeresolved luminescence resonance energy transfer (TR-LRET), and two-photon excitation fluorescence (TPX) methods, the sample prevents the adsorption of labeled protein to the particles. Depending on the system, the addition of the analyte increases or decreases the luminescence. In the dissociation method, the adsorbed protein protects the Eu(III) chelate on the surface of the particles from dissociation at a low pH. The experimental setups are user-friendly and rapid and do not require hazardous test compounds and elevated temperatures. The sensitivity of the quantification of protein (from 40 to 500 pg bovine serum albumin in a sample) was 20-500-fold better than in most sensitive commercial methods. The quenching method exhibited low protein-to-protein variability and the dissociation method insensitivity to the assay contaminants commonly found in biological samples. Less than ten eukaryotic cells were detected and quantified with all the developed methods under optimized assay conditions. Furthermore, two applications, the method for detection of the aggregation of protein and the cell viability test, were developed by utilizing the TR-LRET method. The detection of the aggregation of protein was allowed at a more than 10,000 times lower concentration, 30 μg/L, compared to the known methods of UV240 absorbance and dynamic light scattering. The TR-LRET method was combined with a nucleic acid assay with cell-impermeable dye to measure the percentage of dead cells in a single tube test with cell counts below 1000 cells/tube.

E-portfoliojärjestelmien vertailu rajapintojen näkökulmasta

Työssä tutustutaan erilaisiin e-portfoliojärjestelmiin, niiden ominaisuuksiin ja toiminnallisuuksiin sekä vertaillaan valittuja e-portfoliojärjestelmiä keskenään yhteensopivuuden ja -toimivuuden näkökulmasta yliopistomaailmassa. Tavoitteena on valita e-portfoliojärjestelmistä monipuolisin ja opiskelijaystävällisin järjestelmä. Järjestelmän tulee tukea opiskelijan elinikäistä oppimista. E-portfolio on sähköisessä muodossa oleva omien töiden kokoelma ja sitä hallitaan e-portfoliojärjestelmällä. E-portfoliojärjestelmissä tärkeässä roolissa ovat portfoliospesifikaatiot, jotka mahdollistavat e-portfolion siirtämisen sellaisenaan toiseen järjestelmään rajapintojen kautta. Työssä ei keskitytä henkilökohtaiseen oppimisympäristöön, joka on käsitteenä laajempi kuin e-portfolio. Työssä vertailtiin avoimeen lähdekoodiin perustuvia, web-pohjaisia e-portfoliojärjestelmiä ja tutkittiin niiden tarjoamaa mahdollisuutta portfolioiden siirtoon ja tuomiseen. Lisäksi tarkasteltiin järjestelmien integroituvuutta muihin järjestelmiin, kuten virtuaalisiin oppimisympäristöihin. Vertailun tuloksena monipuolisin ja opiskelijaystävällisin e-portfoliojärjestelmä on Mahara ja yleisin portfoliospesifikaatio Leap2A.

Yritysvastuu ympäristönäkökulmasta

Diplomityön tavoitteena on selvittää yritysvastuun sisältöä ja merkitystä yritysten toiminnassa. Vastuullinen yritystoiminta sisältää taloudellisen, sosiaalisen ja ympäristön näkökulman. Ne ovat yksi edellytys yrityksen toiminnan jatkuvuudelle ja menestykselle. Työssä keskitytään erityisesti yritysvastuun ympäristönäkökulmaan, sillä ympäristöasiat ovat yhä enemmän esillä. Huoli ympäristön tilasta on lisääntynyt selvästi ja myös kuluttajat vaativat yrityksiltä vastuullista toimintaa. Lisäksi ympäristöön liittyvä lainsäädäntö kiristyy ja säädökset lisääntyvät. Kestävän kehityksen mukainen toiminta säästää luonnonvaroja ja vähentää ympäristön saastumista. Ympäristöasiat on huomioitava yrityksen kaikessa toiminnassa. Vihreässä taloudessa ympäristölle aiheutuu mahdollisimman vähän haittaa. Yrityksillä on merkittävä asema vihreän talouden kehittämisessä, sillä yritykset voivat vähentää toiminnasta aiheutuvia ympäristövaikutuksia, tuottaa ympäristöä säästäviä tuotteita sekä tarjota ratkaisuja ympäristövaikutusten pienentämiseen. Uuden teknologian kehittäminen on kestävän kehityksen kannalta oleellista ja siten voidaan myös saavuttaa kilpailuetua. Yritysten ympäristövastuullista toimintaa tukevat ympäristöpolitiikka ja –strategia, ympäristöjohtaminen, ympäristöjärjestelmät, ympäristöriskianalyysit, ympäristölaskenta sekä ympäristönmyötäinen tuotesuunnittelu. Nämä ovat työkaluja, jotka selventävät yritysten ympäristöön liittyviä tavoitteita ja päämääriä. Niitä voidaan hyödyntää päätöksenteon tukena ja ympäristöasioiden kehittämisessä. Ympäristökysymykset on myös tärkeää saada yhdistetyksi yritysten taloudelliseen ohjaukseen ja tuotesuunnitteluun. Työn perusteella voidaan todeta, että vastuullinen toiminta on merkittävä osa yritysten kilpailukykyä ja se on tärkeää yrityksen tulevaisuuden kannalta. Vastuullisuus on ehdottomasti yksi edellytys yritysten toiminnan jatkuvuudelle. Vastuullinen toiminta edistää yrityksen kilpailukykyä ja sen avulla voidaan saavuttaa myös uusia asiakkaita ja markkina-alueita. Ympäristöystävällisempien tuotteiden kehittäminen, jätteen määrän vähentäminen ja prosessien tehostaminen tuovat yrityksille kustannussäästöjä. Vastuullinen toiminta lisää yritysten innovatiivisuutta ja uusien liiketoimintamallien syntymistä. Kuluttajavalinnoissa painottuvat enemmän myös ympäristöön ja yhteiskuntaan liittyvät arvot, joten vastuullisuus voi lisätä kysyntää ja asiakkaiden määrää. Myös rahoittajat ja uudet työntekijät ovat kiinnostuneita vastuullisista yrityksistä. Vastuullinen yritys nähdään houkuttelevana ja luotettavana yhteistyökumppanina.

Hybridityökoneiden markkinapotentiaali

Työn tavoitteena on selvittää menetelmiä hybridityökoneiden markkinapotentiaalin määrittämiseen, työkonemarkkinoiden kokoa ja kasvupotentiaalia, hybridityökoneiden markkinapotentiaalia sekä uuden teknologian kaupallistamisen teorioita. Vuonna 2010 liikkuvien työkoneiden markkinat arvioitiin olevan noin 94–98 miljardia dollaria. Markkinat kasvavat keskimäärin noin 5 prosenttia vuodessa. Alan suurimmat markkinat löytyvät Kiinasta, Euroopasta ja Yhdysvalloista.Hybridityökoneiden markkinapotentiaalia Kiinassa nostaa markkinoiden suuri koko ja nopea kasvuvauhti. Yhdysvaltojen valtti on tukijärjestelmät jotka parantavat hybridiratkaisujen kilpailukykyä. Euroopan potentiaalia nostavat tiukat päästönormit sekä korkea polttoaineen hinta. Markkinapotentiaalin määrittämisen on olemassa useita matemaattisia menetelmiä. Niiden soveltamista hybridityökoneisiin rajoittaa eniten riittävän datan hankinnan haasteellisuus. Vertailemalla yrityksiä teknologian kaupallistamisen teorioissa esiteltyjen menestystä edistävien piirteiden suhteen on teknisen ratkaisun kehittäjän mahdollista valita paras mahdollinen yhteistyökumppani. Soveltamalla kaupallistamisprosessissa kurinalaista mallia, johon kuuluvat sekä teknologiaettä tuotekehitys ja niiden välillä teknologiansiirtovaihe, on teknisen ratkaisun soveltaminen hybriditeknologiaan ja työkoneisiin mahdollista toteuttaa onnistuneesti ja tuoda siten markkinoille kaupallisesti kilpailukykyinen tuote.

Karneval i klassrum – kunskap på hjul : en studie av elevers möten med clown analyserade med narrativ metod och poetisk etnografi

The aim of this study is to contribute to the knowledge about learning in and through art related to pupils’ study processes developing clown characters in secondary school. The pre understanding of this qualitative piece of micro ethnographic research is that the elaboration of clown has openness to play, creative activity and imagination. The art form clown inspires and motivates. The clown character creates a kind and friendly atmosphere, calls upon smile, which promotes learning. It is an art form promoting deep and personal reflection and evoking questions regarding identity formation. The pre understanding finally is that existential themes are brought to articulation in the art form clown. The problem formulation for the hermeneutic phenomenological study is an exploration of the meaning potential of an arts educational work with clown from the pupils’ as well as the teacher’s perspective. The study elaborates the following research questions: 1.) How are the pupils staging themselves in the work with clown? a) How are they constructing the clown character? b) How do they reflect upon their construction? c) What are the characteristics of the working process in the elaboration of clown? 2.) What is characteristic of the teacher’s contribution to the arts educational work? 3.) What is characteristic of the meaning making in the elaboration of clown? One group of 21 pupils and their drama teacher in a Swedish secondary school in six workshops (each one 90 minutes) elaborating the clown theme is the group under study through video observation, interviews, students’ logs and drawings, teacher log and researcher’s field notes. The theoretical framework comprises three perspectives on clown: a perspective on the culture of carnival, a drama education perspective and a performance perspective. Through a content analysis of texts about clown a set of characteristics for the clown is used as analytical concepts in the subsequent analysis of the pupils’ working process when they create three clown characters: August, the white clown and the bag lady. The results are presented as fictive narratives built on the video observations and the interviews. The presentation is brought to even more condensation through poetic ethnographic writing of haiku poems by the researcher. This ethnographic writing is idiomatic to the art form under study, and can be seen as a metaphorical meta commentary to the narratives. As a main result the researcher has developed a model describing the different aspects of the clown characters and the meaning potential of the clown as learning regarding exploration of identity and elaboration of existential questions regarding life, loneliness, love, religion and death.

Liiketoimintamahdollisuudet sähköisessä liikkumisessa

Tässä työssä tarkastellaan pk-yrityksen kohtaamaa monimutkaista ja alati muuttuvaa toimintaympäristöä. Ympäristöään tarkkailemalla yritys pystyy varautumaan ja vastaamaan muutoksiin nopeasti ja toimintakykyään heikentämättä. Työssä käydään läpi tapoja, joilla toimintaympäristöä ja tulevaisuudessa mahdollisti tapahtuvia muutoksia tarkkaillaan sekä miten yritys voi strategiallaan vaikuttaa omaan ketteryyteensä. Työssä tutustutaan myös sähköisen liikkumisen toimialaan ja siinä odotettavissa oleviin muutoksiin. Liikkumisen sähköistymiseen on useita syitä. Sähköenergiaa voidaan tuottaa kulloinkin parhaasta käytettävissä olevasta vaihtoehdosta, eikä liikenteen energian käyttö ole enää vain öljystä riippuvainen. Sähköajoneuvoja käytettäessä energian kulutus myös pienenee, sillä energiaketjun kokonaishyötysuhde paranee sähkömoottoreiden paremman hyötysuhteen ansiosta. Lisäksi sähköajoneuvot eivät tuota käytössä lainkaan paikallisia ilmapäästöjä ja niissä on polttomoottoreita huomattavasti alhaisempi melutaso. Palvelusektorilla on entistä merkittävämpi rooli yhteiskunnassa, sillä jopa kaksi kolmasosaa Euroopan työpaikoista ja bruttokansantuotteesta tulee erilaisista palveluista. Palvelut ovat enenevästi muodostumassa tuottavuuden ja kasvun tekijäksi, lisäksi se on ainoa osa-alue Euroopan taloudessa, jolla on onnistuttu luomaan uusia työpaikkoja kahden viime vuosikymmenen aikana. Elmotion Oy onkin tarttumassa vapaa-ajalla tapahtuvaan palveluliiketoimintaan. Työssä tutustutaan muutamiin vaihtoehtoihin, joissa yritys voi tuottaa mielenkiintoista ja hauskaa tekemistä ympäristömyönteisellä teknologialla.

A study on rate correlations of gasification reactions

Gasification offers an environmentally friendly alternative for conventional combustion enabling the use of low grade and troublesome fuel such as municipal waste. While combustion converts fuel directly into thermal energy and noxious gases, gasification thermally converts fuel into gas that can be used in multiple applications. The purpose of this work is to get to know the gasification as a phenomenon and examine the kinetics of gasification. The main interest is in the reaction rates of the most important gasification reactions - water-gas, Boudouard and shift reaction. Reaction rate correlations found in the scientific articles are examined in atmospheric pressure in different temperatures.