Whole-cell living biosensors--are they ready for environmental application?

Since the development of the first whole-cell living biosensor or bioreporter about 15 years ago, construction and testing of new genetically modified microorganisms for environmental sensing and reporting has proceeded at an ever increasing rate. One and a half decades appear as a reasonable time span for a new technology to reach the maturity needed for application and commercial success. It seems, however, that the research into cellular biosensors is still mostly in a proof-of-principle or demonstration phase and not close to extensive or commercial use outside of academia. In this review, we consider the motivations for bioreporter developments and discuss the suitability of extant bioreporters for the proposed applications to stimulate complementary research and to help researchers to develop realistic objectives. This includes the identification of some popular misconceptions about the qualities and shortcomings of bioreporters.

On an asymptotic formula for the maximum voltage drop in a on-chip power distribution network

We present a new asymptotic formula for the maximum static voltage in a simplified model for on-chip power distribution networks of array bonded integrated circuits. In this model the voltage is the solution of a Poisson equation in an infinite planar domain whose boundary is an array of circular pads of radius ", and we deal with the singular limit Ɛ → 0 case. In comparison with approximations that appear in the electronic engineering literature, our formula is more complete since we have obtained terms up to order Ɛ15. A procedure will be presented to compute all the successive terms, which can be interpreted as using multipole solutions of equations involving spatial derivatives of functions. To deduce the formula we use the method of matched asymptotic expansions. Our results are completely analytical and we make an extensive use of special functions and of the Gauss constant G

Information from single-cell bacterial biosensors: what is it good for?

Bacterial reporter cells (i.e. strains engineered to produce easily measurable signals in response to one or more chemical targets) can principally be used to quantify chemical signals and analytes, physicochemical conditions and gradients on a microscale (i.e. micrometer to submillimeter distances), when the reporter signal is determined in individual cells. This makes sense, as bacterial life essentially thrives in microheterogenic environments and single-cell reporter information can help us to understand the microphysiology of bacterial cells and its importance for macroscale processes like pollutant biodegradation, beneficial bacteria-eukaryote interactions, and infection. Recent findings, however, showed that clonal bacterial populations are essentially always physiologically, phenotypically and genotypically heterogeneous, thus emphasizing the need for sound statistical approaches for the interpretation of reporter response in individual bacterial cells. Serious attempts have been made to measure and interpret single-cell reporter gene expression and to understand variability in reporter expression among individuals in a population.

Bioreporters and biosensors for arsenic detection. Biotechnological solutions for a world-wide pollution problem.

A wide variety of whole cell bioreporter and biosensor assays for arsenic detection has been developed over the past decade. The assays permit flexible detection instrumentation while maintaining excellent method of detection limits in the environmentally relevant range of 10-50 μg arsenite per L and below. New emerging trends focus on genetic rewiring of reporter cells and/or integration into microdevices for more optimal detection. A number of case studies have shown realistic field applicability of bioreporter assays.

The maximum voltage drop in an on-chip power distribution network: analysis of square, triangular and hexagonal power pad arrangements

A mathematical model of the voltage drop which arises in on-chip power distribution networks is used to compare the maximum voltage drop in the case of different geometric arrangements of the pads supplying power to the chip. These include the square or Manhattan power pad arrangement, which currently predominates, as well as equilateral triangular and hexagonal arrangements. In agreement with the findings in the literature and with physical and SPICE models, the equilateral triangular power pad arrangement is found to minimize the maximum voltage drop. This headline finding is a consequence of relatively simple formulas for the voltage drop, with explicit error bounds, which are established using complex analysis techniques, and elliptic functions in particular.

Formation and Control of Trace Metal Emissions in Co-Firing of Biomass, Peat, and Wastes in Fluidised Bed Combustors

Environmentally harmful consequences of fossil fuel utilisation andthe landfilling of wastes have increased the interest among the energy producers to consider the use of alternative fuels like wood fuels and Refuse-Derived Fuels, RDFs. The fluidised bed technology that allows the flexible use of a variety of different fuels is commonly used at small- and medium-sized power plants ofmunicipalities and industry in Finland. Since there is only one mass-burn plantcurrently in operation in the country and no intention to build new ones, the co-firing of pre-processed wastes in fluidised bed boilers has become the most generally applied waste-to-energy concept in Finland. The recently validated EU Directive on Incineration of Wastes aims to mitigate environmentally harmful pollutants of waste incineration and co-incineration of wastes with conventional fuels. Apart from gaseous flue gas pollutants and dust, the emissions of toxic tracemetals are limited. The implementation of the Directive's restrictions in the Finnish legislation is assumed to limit the co-firing of waste fuels, due to the insufficient reduction of the regulated air pollutants in the existing flue gas cleaning devices. Trace metals emission formation and reduction in the ESP, the condensing wet scrubber, the fabric filter, and the humidification reactor were studied, experimentally, in full- and pilot-scale combustors utilising the bubbling fluidised bed technology, and, theoretically, by means of reactor model calculations. The core of the model is a thermodynamic equilibrium analysis. The experiments were carried out with wood chips, sawdust, and peat, and their refuse-derived fuel, RDF, blends. In all, ten different fuels or fuel blends were tested. Relatively high concentrations of trace metals in RDFs compared to the concentrations of these metals in wood fuels increased the trace metal concentrations in the flue gas after the boiler ten- to hundred-folds, when RDF was co-fired with sawdust in a full-scale BFB boiler. In the case of peat, lesser increase in trace metal concentrations was observed, due to the higher initial trace metal concentrations of peat compared to sawdust. Despite the high removal rate of most of the trace metals in the ESP, the Directive emission limits for trace metals were exceeded in each of the RDF co-firing tests. The dominat trace metals in fluegas after the ESP were Cu, Pb and Mn. In the condensing wet scrubber, the flue gas trace metal emissions were reduced below the Directive emission limits, whenRDF pellet was used as a co-firing fuel together with sawdust and peat. High chlorine content of the RDFs enhanced the mercuric chloride formation and hence the mercury removal in the ESP and scrubber. Mercury emissions were lower than theDirective emission limit for total Hg, 0.05 mg/Nm3, in all full-scale co-firingtests already in the flue gas after the ESP. The pilot-scale experiments with aBFB combustor equipped with a fabric filter revealed that the fabric filter alone is able to reduce the trace metal concentrations, including mercury, in the flue gas during the RDF co-firing approximately to the same level as they are during the wood chip firing. Lower trace metal emissions than the Directive limits were easily reached even with a 40% thermal share of RDF co-firing with sawdust.Enrichment of trace metals in the submicron fly ash particle fraction because of RDF co-firing was not observed in the test runs where sawdust was used as the main fuel. The combustion of RDF pellets with peat caused an enrichment of As, Cd, Co, Pb, Sb, and V in the submicron particle mode. Accumulation and release oftrace metals in the bed material was examined by means of a bed material analysis, mass balance calculations and a reactor model. Lead, zinc and copper were found to have a tendency to be accumulated in the bed material but also to have a tendency to be released from the bed material into the combustion gases, if the combustion conditions were changed. The concentration of the trace metal in the combustion gases of the bubbling fluidised bed boiler was found to be a summary of trace metal fluxes from three main sources. They were (1) the trace metal flux from the burning fuel particle (2) the trace metal flux from the ash in the bed, and (3) the trace metal flux from the active alkali metal layer on the sand (and ash) particles in the bed. The amount of chlorine in the system, the combustion temperature, the fuel ash composition and the saturation state of the bed material in regard to trace metals were discovered to be key factors affecting therelease process. During the co-firing of waste fuels with variable amounts of e.g. ash and chlorine, it is extremely important to consider the possible ongoingaccumulation and/or release of the trace metals in the bed, when determining the flue gas trace metal emissions. If the state of the combustion process in regard to trace metals accumulation and/or release in the bed material is not known,it may happen that emissions from the bed material rather than the combustion of the fuel in question are measured and reported.

Essays on Innovativeness and its Evaluation in Small and Medium-sized Enterprises

Tutkimus koostuu neljästä artikkelista, jotka käsittelevät suomalaisten pienten ja keskisuurten teollisuusyritysten (PKT-yritysten) innovatiivisuutta, sen attribuutteja (ominaispiirteitä) sekä indikaattoreita. Tutkimuksessa tarkastellaan sekä kirjallisuudessa esitettyjä että PKT-johtajien ja PKT-yritystenkehityshankkeiden rahoituspäätöksiin osallistuvien yritystutkijoiden haastatteluissa esittämiä innovatiivisuuden määritelmiä. Innovatiivisuusindikaattoreista tarkastellaan PKT-yritysten kehittämishankkeille sovellettavia rahoitus- ja arviointikriteerejä sekä yritysten ulkopuolisten rahoittajien että PKT-johtajien näkökulmasta. Erityistä huomiota kohdistetaan sovellettuihin laadullisiin ja ei-numeerisiin innovatiivisuuden arviointikriteereihin. Sekä kirjallisuudessa että kymmenen yritystutkijan ja kuuden esimerkkiyrityksen johtajan haastatteluissa innovaation uutuus yhdistetään innovatiivisuuteen. Muita tärkeitä innovatiivisuuteen liitettyjä ominaisuuksia olivat markkinat, muista yrityksistä erottuminen ja yksilöiden luovuus. Ihmisläheiset ja yksilöihin liittyvät näkökulmat korostuvat yritystutkijoiden ja PKT-johtajien innovatiivisuuden määritelmissä, kun taas kirjallisuudessa annetaan enemmän painoa ympäristölle, tuotteille ja markkinoille. Yritystutkijat pitivät yritykseen ja sen johtajaan liittyviä tekijöitä tärkeinä rahoitettavien kehittämishankkeiden panosten arviointikriteereinä. Tuotteiden kaupallinen menestys oli rahoittajan kannalta tärkein tulostekijä. Tarkastelluissa esimerkkiyrityksissä kehityshankkeista päättäminen ja hankkeiden arviointi on toisaalta intuitiivista ja saattaa olla tiedostamatontakin, koska yritysten kehittämistoiminta on vähäistä. Pienyritysten johtajat korostavat arvioinnissa rahallisiamittareita, vaikka sekä numeerisia että laadullisia kriteereitä sovelletaan. Todennäköisin syy tälle on pienyritysten rajalliset taloudelliset voimavarat. Toinen mahdollinen syy rahoituksellisten tekijöiden painottamiseen on, että tämän päivän ihannejohtaja ymmärretään analyyttiseksi ja mm.rahavirtoja valvovaksi. Kuitenkin innovatiiviset yritysjohtajat pitävät innovaatioiden luomista yhtenä elämän hauskoista puolista. Innovatiiviset esimerkkiyritykset ovat tulevaisuuteen ja kasvuun suuntautuneita strategisella tasolla. Operationaalisella tasolla ne tuottavat keksintöjä ja innovaatioita. Patentteja tarkastelluilla yrityksillä on kuitenkin vähän. Sekä innovatiiviset että vähemmän innovatiiviset esimerkkiyritykset ovat voimakkaasti asiakassuuntautuneita ja erikoistuneita tiettyihin tuotteisiin ja asiakkaisiin. Asiakkaiden tarpeita tyydytetään kehittämällä niitä vastaavia tuotteita. Tästä johtuu, että valtaosa yritysten kehittämistoiminnasta kohdistuu tuotteisiin tai tuotantoon.

Core Competence of a Small or Medium Sized Content Providing Company Operating in the Information and Communication Technologies Secto

Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella tekijöitä, joista ydinosaaminen muodostuu, sekä sitä kuinka yritykset voisivat parhaiten hyödyntää omia resurssejaan ja osaamistaan tunnistetun ydinosaamisen avulla. Teoria osuudessa käydään läpi kuinka ydinosaaminen on kirjallisuudessa määritelty ja miten yritykset voivat sen määritellä sisäisesti itselleen. Empiirisessä osiossa käydään läpi Telecom Business Research Centerissä tehdyn kvantitatiivisen selvityksen pohjalta valitut kolme sisällöntuottaja case - yritystä sekä kuvataan näiden osaamista. Tiedot yrityksistä perustuvat niiden edustajille tehtyihin haastatteluihin ja heidän käsitykseensä omasta yrityksestään. Tämä näkemys on tutkimuksen kannalta äärimmäisen relevanttia, koska ydinosaamisen määrittely tehdään yrityksessä sisäisesti juuri haastatellun kaltaisten yrityksen ydintoimijoiden toimesta. Varsinaisten case -yritysten lisäksi käydään läpi käytännön tapaus action-oriented -tutkimusosuudessa. Tutkimusta ja siinä käsiteltyjä esimerkkejä tulisi hyödyntää yrityksen oman ydinosaamisselvityksen apuna prosessin varrella.

A Large-Sized Multiwire Proportional Counter for Radiological Survey of Large Areas and Surfaces

Työn tavoitteena oli selvittää, miten eri parametrit vaikuttavat monilankaisen verrannollisuuslaskurin laskennallisiin ominaisuuksiin sekä voidaanko suurikokoista monilankaverrannollisuuslaskuria käyttää tehokkaasti suurien pintojen ? - ja ?- kontaminaation mittaamiseen. Ensin selvitettiin EU:n nykyistä clearing-käytäntöä sekä hahmoteltiin tulevia materiaalivirtoja, esiteltiin verrannollisuuslaskurin ja sen monilankamallin toimintaperiaate sekä käytettävien materiaalien ominaisuudet. Kootun teorian pohjalta selvitettiin tärkeimpien parametrien vaikutus ilmaisimen laskennallisiin ominaisuuksiin. Lopuksi suoritettiin rakenteilla olevan monilankaverrannollisuuslaskurin alustava testaus. Tulevien vuosien aikana eri puolilla maailmaa suljettavat erityyppiset ydinlaitokset luovat suuren tarpeen tehokkaiden kontaminaatiomittauslaitteistojen kehittämiselle. Tällä hetkellä mittaukset suoritetaan lähinnä noin 1 dm2 käsi-instrumentein, joten suurikokoinen, automatisoitu mittauslaitteisto sekä tehostaisi mittausprosessia suuresti sekä säästäisi runsaasti miestyötunteja. Jatkotoimenpiteiksi ehdotetaan laitteiston jatkotestausta, liikkeen ja nopeuden testausta sekä lopulta paikkaherkkyystoiminnon toteuttamisperiaatteen valintaa ja testausta.

Critical success factors of sales strategy in small and medium- sized ICT-companies

Tyon tavoitteena on selvittaa. mitka myyntistrategian ja siihen liittyvien muiden strategioiden kriittiset osat pienten ja keskisuurten ICT- yritysten toiminnassa. Tutkimusmenetelmana kaytettiin case- tutkimusta, jossa vertailtiin neljan pienen ja keskisuuren ohjelmisto talon toimintaa. Tutkimuksessa tunnistettiin nelja kriittista osa-aluetta, joiden hoitamiseen yritysten erityisesti tulisi kiinnittaa huomiota. Nama olivat: segmentointi ja kohdemarkkinoiden valinta, myyntikanavien valinta, myyntihenkiloston organisointi ja asiakassuuntautuneisuus, ja markkinointi tietojarjestelma. Tutkimus osoitti, etta yrityksen kasvaessa ja omistuksen eriytyessa toimivasta johdosta yrityksen strategia suunnittelusta tulee jarjestelmallisempaa.

International Growth Strategies of Small and Medium-Sized Enterprises in Infocom Sector

Tutkimuksen päätavoite on selvitää infocom-toimialan pk-yritysten kansainväliset kasvustrategiat. Aluksi on tarkasteltu kasvua edesauttaneita ja hidastaneita tekijöitä, jotka muodostavat pohjan kansainvälisen kasvun suunnittelulle. Näiden pohjalta on aikaisemmin esitettyihin teoriamalleihin ja yritysten kansainvälistymisen asteeseen yhdistettynä määritelty infocom-toimialan pk-yrityksten kansainväliset kasvustrategiavaihtoehdot. Tutkimuksen tarkasteluun on vaikuttanut born global-ilmiö, jonka pääpiirre on nopea kansainvälistyminen yrityksen aikaisessa kehitysvaiheessa. Työn empiirisessä osassa on havainnollistettu teoriassa käsiteltyjä kansainväliseen kasvuun liittyviä tekijöitä. Empiirisessä osassa on käytetty sekä kvantitatiivisia että kvalitatiivisia menetelmiä. Kvantitatiivinen survey tutkimus on pohjautunut aineistoon, joka on kerätty vuosina 1999-2000 Telecom Business Research Centerissä Lappeenrannassa. Kvalitatiivisessa case-tutkimuksessa on haastateltu infocom-toimialan pk-yrityksiä. Nopeasti kehittyvän infocom-toimialan pk-yrityksille kansainvälistyminen on haaste ja tärkein menestyksen edellytys. Pk-yritysten kasvuresurssit ovat rajalliset, mutta lisääntyvän verkostoitumisen myötä on yritysten välisestä yhteistyöstä saavutettu etuja, jotka ovat mahdollistaneet kansainvälisen kasvun. Markkinoiden muutosnopeus on suuri ja siksi strategisen suunnittelun aikaväli lyhenee. Kansainvälisiä kasvustrategioita muodostettaessa yritykset joutuvat samanaikaisesti turvautumaan useampaan eri kasvustrategiaan, joiden yhdistelmänä yritysten merkittävimmäksi kasvustrategiaksi muodostuvat hybridit kasvustrategiat.

Particle shape and orientation in laser diffraction and static image analysis size distribution analysis of micrometer sized rectangular particles

Laser diffraction (LD) and static image analysis (SIA) of rectangular particles [United States Pharmacopeia, USP30-NF25, General Chapter <776>, Optical Miroscopy.] have been systematically studied. To rule out sample dispersion and particle orientation as the root cause of differences in size distribution profiles, we immobilize powder samples on a glass plate by means of a dry disperser. For a defined region of the glass plate, we measure the diffraction pattern as induced by the dispersed particles, and the 2D dimensions of the individual particles using LD and optical microscopy, respectively. We demonstrate a correlation between LD and SIA, with the scattering intensity of the individual particles as the dominant factor. In theory, the scattering intensity is related to the square of the projected area of both spherical and rectangular particles. In traditional LD the size distribution profile is dominated by the maximum projected area of the particles (A). The diffraction diameters of a rectangular particle with length L and breadth B as measured by the LD instrument approximately correspond to spheres of diameter ØL and ØB respectively. Differences in the scattering intensity between spherical and rectangular particles suggest that the contribution made to the overall LD volume probability distribution by each rectangular particle is proportional to A2/L and A2/B. Accordingly, for rectangular particles the scattering intensity weighted diffraction diameter (SIWDD) explains an overestimation of their shortest dimension and an underestimation of their longest dimension. This study analyzes various samples of particles whose length ranges from approximately 10 to 1000 μm. The correlation we demonstrate between LD and SIA can be used to improve validation of LD methods based on SIA data for a variety of pharmaceutical powders all with a different rectangular particle size and shape.

A Feedfordward Adaptive Controller to Reduce the Imaging Time of Large-Sized Biological Samples with a SPM-Based Multiprobe Station

The time required to image large samples is an important limiting factor in SPM-based systems. In multiprobe setups, especially when working with biological samples, this drawback can make impossible to conduct certain experiments. In this work, we present a feedfordward controller based on bang-bang and adaptive controls. The controls are based in the difference between the maximum speeds that can be used for imaging depending on the flatness of the sample zone. Topographic images of Escherichia coli bacteria samples were acquired using the implemented controllers. Results show that to go faster in the flat zones, rather than using a constant scanning speed for the whole image, speeds up the imaging process of large samples by up to a 4x factor.

Corporate Social and Regional Responsibility - The View of Small and Medium-sized Enterprises

The objective of this research was to understand and describe what corpo-rate social and regional responsibility is in SMEs and define the meaning of these concepts to the community and region. Corporate social respon-sibility (CSR) creates a basis for regional responsibility. Regional respon-sibility is a new concept and this research examines it from SMEs’ view-point. This is a theoretical research and the aim is to create a theoretical framework of SMEs’ corporate social and regional responsibility. This framework supports the future research on the subject. The research results show that CSR of SMEs is practical, informal and dependent on the scarce resources of SMEs. CSR is a complex and deep concept and SMEs have their own way of interpreting it. It can be stated that CSR-practises in SMEs are closely connected to employment, envi-ronment, community and supply chain. The challenge is to find motivation to socially and regionally responsible behaviour in SMEs. Benefiting from responsible behaviour and the attitude of SME’s owner-manager are the key reasons for SMEs to involve in CSR and regional responsibility. The benefits of this involvement are for example improved image, reputation and market position. CSR can also be used in SMEs as risk management tool and in cost reduction. This study indicates also that creation of strate-gic partnerships, local government participation, a proper legal system and financial support are the basic issues which support CSR of SMEs. This research showed that regional responsibility of SMEs includes active participation in regional strategy processes, L&RED initiatives and regional philanthropy. For SMEs regional responsibility means good relationships with the community and other related stakeholders, involvement in L&RED initiatives and acting responsibly towards the operating environment. In SMEs’ case this means that they need to understand the benefits of this kind of involvement in order to take action and participate. As regional responsibility includes the relationships between firm and the community, it can be stated that regional responsibility extends CSR’s view of stakeholders and emphasises both, the regional stakeholders and public-private partnerships. Community engagement and responsible be-haviour towards community can be seen as a part of SMEs’ social and regional responsibility. This study indicates that social and regional re-sponsibility of SMEs have a significant influence on the community and region where they are located. Better local and regional relationships with regional and community actors are the positive impacts of social and re-gional responsibility of SMEs. Socially and regionally responsible behav-iour creates a more positive environment and deepens the involvement of SMEs to community and L&RED initiatives.