Label-free detection of tobramycin in serum by transmission-localized surface plasmon resonance.

In order to improve the efficacy and safety of treatments, drug dosage needs to be adjusted to the actual needs of each patient in a truly personalized medicine approach. Key for widespread dosage adjustment is the availability of point-of-care devices able to measure plasma drug concentration in a simple, automated, and cost-effective fashion. In the present work, we introduce and test a portable, palm-sized transmission-localized surface plasmon resonance (T-LSPR) setup, comprised of off-the-shelf components and coupled with DNA-based aptamers specific to the antibiotic tobramycin (467 Da). The core of the T-LSPR setup are aptamer-functionalized gold nanoislands (NIs) deposited on a glass slide covered with fluorine-doped tin oxide (FTO), which acts as a biosensor. The gold NIs exhibit localized plasmon resonance in the visible range matching the sensitivity of the complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor employed as a light detector. The combination of gold NIs on the FTO substrate, causing NIs size and pattern irregularity, might reduce the overall sensitivity but confers extremely high stability in high-ionic solutions, allowing it to withstand numerous regeneration cycles without sensing losses. With this rather simple T-LSPR setup, we show real-time label-free detection of tobramycin in buffer, measuring concentrations down to 0.5 μM. We determined an affinity constant of the aptamer-tobramycin pair consistent with the value obtained using a commercial propagating-wave based SPR. Moreover, our label-free system can detect tobramycin in filtered undiluted blood serum, measuring concentrations down to 10 μM with a theoretical detection limit of 3.4 μM. While the association signal of tobramycin onto the aptamer is masked by the serum injection, the quantification of the captured tobramycin is possible during the dissociation phase and leads to a linear calibration curve for the concentrations over the tested range (10-80 μM). The plasmon shift following surface binding is calculated in terms of both plasmon peak location and hue, with the latter allowing faster data elaboration and real-time display of the results. The presented T-LSPR system shows for the first time label-free direct detection and quantification of a small molecule in the complex matrix of filtered undiluted blood serum. Its uncomplicated construction and compact size, together with the remarkable performances, represent a leap forward toward effective point-of-care devices for therapeutic drug concentration monitoring.

Growth Models with Exogenous Saving Rates, Unemployment and Wage Inertia

[cat] El propòsit d'aquest article és introduir una mercat de treball no competitiu i atur en el model de creixement amb taxes d'estalvi exògenes que es pot trobar en els llibres de text de creixement (Sala‐i‐Martín, 2000; Barro and Sala‐i‐Martín, 2003; Romer, 2006). Primer, derivem un marc general amb una funció de producció neoclàssica per analitzar la relació entre creixement i ocupació. Utilitzem aquest marc per estudiar les dinàmiques conjuntes del creixement i l'ocupació sota diferents regles de fixació salarial.

Multi-sided Böhm-Bawerk assignment markets: the core

[cat] En aquest treball introduïm la classe de "multi-sided Böhm-Bawerk assignment games", que generalitza la coneguda classe de jocs d’assignació de Böhm-Bawerk bilaterals a situacions amb un nombre arbitrari de sectors. Trobem els extrems del core de qualsevol multi-sided Böhm-Bawerk assignment game a partir d’un joc convex definit en el conjunt de sectors enlloc del conjunt de venedors i compradors. Addicionalment estudiem quan el core d’aquests jocs d’assignació és estable en el sentit de von Neumann-Morgenstern.

The Role of Trade in the Structural Transformations of South Korea and the United Kingdom

[cat] El comerç internacional en béns agrícoles té el potencial d'accelerar la transformació estructural dels països amb baixa productivitat agrícola perquè els dóna la possiblitat d'importar aliments. L'objectiu d'aquest article és estudiar l'importància del comerç internacional en aquest context a través dels exemples de Corea del Sud i el Regne Unit. Per fer l'anàlisi, introdueixo comerç internacional en un model de creixement neoclàssicc amb dos sectors, agricultura i no-agricultura. Una característica clau del model és la baixa elasticitat-ingrés del bé agrícola.

The Banzhaf Value in the Presence of Externalities

[eng] We propose two generalizations of the Banzhaf value for partition function form games. In both cases, our approach is based on probability distributions over the set of possible coalition structures that may arise for any given set of agents. First, we introduce a family of values, one for each collection of the latter probability distributions, defined as the Banzhaf value of an expected coalitional game. Then, we provide two characterization results for this new family of values within the framework of all partition function games. Both results rely on a property of neutrality with respect to amalgamation of players. Second, as this collusion transformation fails to be meaningful for simple games in partition function form, we propose another generalization of the Banzhaf value which also builds on probability distributions of the above type. This latter family is characterized by means of a neutrality property which uses an amalgamation transformation of players for which simple games are closed.

Lossless Compression Methods for Multispectral Images: Development and Comparisons

Main purpose of this thesis is to introduce a new lossless compression algorithm for multispectral images. Proposed algorithm is based on reducing the band ordering problem to the problem of finding a minimum spanning tree in a weighted directed graph, where set of the graph vertices corresponds to multispectral image bands and the arcs’ weights have been computed using a newly invented adaptive linear prediction model. The adaptive prediction model is an extended unification of 2–and 4–neighbour pixel context linear prediction schemes. The algorithm provides individual prediction of each image band using the optimal prediction scheme, defined by the adaptive prediction model and the optimal predicting band suggested by minimum spanning tree. Its efficiency has been compared with respect to the best lossless compression algorithms for multispectral images. Three recently invented algorithms have been considered. Numerical results produced by these algorithms allow concluding that adaptive prediction based algorithm is the best one for lossless compression of multispectral images. Real multispectral data captured from an airplane have been used for the testing.

Production Control Principles in Printed Wiring Board Fabrication

Työn tavoitteena oli kuvata piirilevyvalmistaja Aspocomp Oy:n Espoon tehtaan tämän hetkinen tuotannonohjausperiaate ja tunnistaa siinä esiintyvät puutteet sekä kehittää vaihtoehtoinen tuotannonohjausperiaate piirilevyvalmistukseen. Vaihtoehtoisen ohjausperiaatteen lähtökohtana oli tuotannonohjauksen sopeuttaminen vaativaan ja jatkuvasti muuttuvaan liiketoimintaympäristöön. Työn teoreettinen osa keskittyi tuotannonohjauksen eri lähestymistapoihin. Kirjallisuuskatsauksessa esitetään eri tuotannonohjausperiaatteiden keskeiset sisällöt, jotka muodostavat rungon toimivalle tuotannonohjauskäytännölle. Työn kokeellinen osa keskittyi Espoon piirilevytehtaan tuotannonohjausperiaatteen selvittämiseen. Espoon piirilevytehtaan nykyisessä tuotannonohjausperiaatteessa havaittujen ongelmakohtien ja liiketoimintaympäristön vaatimusten perusteella kehitettiin vaihtoehtoinen tuotannonohjaustapa. Vaihtoehtoisen tuotannonohjaustavan päämääränä oli läpimenoajan lyhentäminen sekä tuotannon parempi hallittavuus. Vaihtoehtoinen toimintamalli tavoitteiden saavuttamiseksi perustuu pullonkaulateoriaan, jossa keskeisin muutos nykyiseen toimintamalliin oli puolivalmisteiden varastointi toimitusajan lyhentämiseksi sekä tuotantovolyymin heilahdusten vaikutusten vähentämiseksi. Työn kokeellisessa osassa ilmeni, että kysynnän muutokset ja kapasiteetin suunnittelun puute aiheuttivat ongelmia piirilevytehtaan tuotannonohjauksessa.

Pricing of Product Variants

Työn tutkimusongelma oli selventää, tutkia ja analysoida dynaamisen hinnoittelun tekijät ja mahdollisuudet tuotevarianttien hinnoittelussa. Tutkimusongelman selvittämiseksi työlle asetettiin 8 tavoitetta - Saada selville miksi tuotevarianttien hinnoittelu on ongelmallista - Esittää kuinka tuotevarianttien hinnat teoreettisesti tulisi asettaa - Tunnistaa tuotevarianttien hinnoittelun ulottuvuudet ja selvittää dynaamisen hinnoittelun edut staattiseen hinnoitteluun verrattuna - Esitellä analyysikehikko hinnoittelun tilan analysointiin - Tunnistaa dynaamisen hinnoittelun tuotevarianteille suomat mahdollisuudet - Etsiä soveltuvat hinnoittelumenetelmät tuotevarianttien dynaamiseen hinnoitteluun - Analysoida tuotevariantteja myyvän yrityksen hinnoittelu - Tunnistaa ja arvioida dynaamisen hinnoittelun edut yritykselle Diplomityössä käytettiin useita tutkimusmenetelmiä. Perustieto haettiin kirjallisuustutkimuksella ja sitä täydennettiin haastatteluilla. Tutkimusprosessi alkoi tutkimuksella tuotevarianttien hinnoittelusta ja kirjallisuuden perusteella luotiin näkökulma ja yleiset kehityssuunnat tarkempaa tutkimusta varten. Kaksi tärkeintä tuotevariaatioiden hinnoitteludimensiota tunnistettiin ja niiden analysointia varten luotiin nelikenttämalli. Kirjallisuustutkimuksen ja tarkemman kohdeyrityksen tarkastelun perusteella dynaaminen tuotelinjahinnoittelu on tuotevarianttien dynaamisen hinnoittelun tavoitetila. Nelikenttämallia käytettiin kohdeyrityksen hinnoittelun tilan arviointiin ja dynaamisen hinnoittelun suurimmat hyödyt löydettiin. Tutkimuksen päätulokset ovat - Hinnoittelun dynaamisuutta tulee tuotevarianteilla tutkia hinnoittelun älykkyyden ja kehittyneisyyden kanssa - Tuotevariaatioiden hinnoittelun tavoitetila on dynaaminen tuotelinjahinnoittelu - Hinnoittelun kehittäminen staattisesta dynaamiseen tuo huomattavia etuja - Tärkein etu on parempi hintojen hallinta ja mahdollisuus johtaa hintoja tehokkaasti. Tämän vuoksi hinnoitteluanalyysissa havaittiin selvästi lisääntyneitä voittoja - Hinnoittelun älykkyyden nostaminen hyödyttää yritystä ja saa aikaan lisäyksen voitoissa

Multi-sided Böhm-Bawerk assignment markets: the core

[cat] En aquest treball introduïm la classe de "multi-sided Böhm-Bawerk assignment games", que generalitza la coneguda classe de jocs d’assignació de Böhm-Bawerk bilaterals a situacions amb un nombre arbitrari de sectors. Trobem els extrems del core de qualsevol multi-sided Böhm-Bawerk assignment game a partir d’un joc convex definit en el conjunt de sectors enlloc del conjunt de venedors i compradors. Addicionalment estudiem quan el core d’aquests jocs d’assignació és estable en el sentit de von Neumann-Morgenstern.

The Banzhaf Value in the Presence of Externalities

[eng] We propose two generalizations of the Banzhaf value for partition function form games. In both cases, our approach is based on probability distributions over the set of possible coalition structures that may arise for any given set of agents. First, we introduce a family of values, one for each collection of the latter probability distributions, defined as the Banzhaf value of an expected coalitional game. Then, we provide two characterization results for this new family of values within the framework of all partition function games. Both results rely on a property of neutrality with respect to amalgamation of players. Second, as this collusion transformation fails to be meaningful for simple games in partition function form, we propose another generalization of the Banzhaf value which also builds on probability distributions of the above type. This latter family is characterized by means of a neutrality property which uses an amalgamation transformation of players for which simple games are closed.

Wavelet Analysis in Turbulence

The objective of this thesis is to study wavelets and their role in turbulence applications. Under scrutiny in the thesis is the intermittency in turbulence models. Wavelets are used as a mathematical tool to study the intermittent activities that turbulence models produce. The first section generally introduces wavelets and wavelet transforms as a mathematical tool. Moreover, the basic properties of turbulence are discussed and classical methods for modeling turbulent flows are explained. Wavelets are implemented to model the turbulence as well as to analyze turbulent signals. The model studied here is the GOY (Gledzer 1973, Ohkitani & Yamada 1989) shell model of turbulence, which is a popular model for explaining intermittency based on the cascade of kinetic energy. The goal is to introduce better quantification method for intermittency obtained in a shell model. Wavelets are localized in both space (time) and scale, therefore, they are suitable candidates for the study of singular bursts, that interrupt the calm periods of an energy flow through various scales. The study concerns two questions, namely the frequency of the occurrence as well as the intensity of the singular bursts at various Reynolds numbers. The results gave an insight that singularities become more local as Reynolds number increases. The singularities become more local also when the shell number is increased at certain Reynolds number. The study revealed that the singular bursts are more frequent at Re ~ 107 than other cases with lower Re. The intermittency of bursts for the cases with Re ~ 106 and Re ~ 105 was similar, but for the case with Re ~ 104 bursts occured after long waiting time in a different fashion so that it could not be scaled with higher Re.

Growth Models with Exogenous Saving Rates, Unemployment and Wage Inertia

[cat] El propòsit d'aquest article és introduir una mercat de treball no competitiu i atur en el model de creixement amb taxes d'estalvi exògenes que es pot trobar en els llibres de text de creixement (Sala‐i‐Martín, 2000; Barro and Sala‐i‐Martín, 2003; Romer, 2006). Primer, derivem un marc general amb una funció de producció neoclàssica per analitzar la relació entre creixement i ocupació. Utilitzem aquest marc per estudiar les dinàmiques conjuntes del creixement i l'ocupació sota diferents regles de fixació salarial.

The Role of Trade in the Structural Transformations of South Korea and the United Kingdom

[cat] El comerç internacional en béns agrícoles té el potencial d'accelerar la transformació estructural dels països amb baixa productivitat agrícola perquè els dóna la possiblitat d'importar aliments. L'objectiu d'aquest article és estudiar l'importància del comerç internacional en aquest context a través dels exemples de Corea del Sud i el Regne Unit. Per fer l'anàlisi, introdueixo comerç internacional en un model de creixement neoclàssicc amb dos sectors, agricultura i no-agricultura. Una característica clau del model és la baixa elasticitat-ingrés del bé agrícola.

eLiiketoiminta-verkoston tiedonhallintajärjestelmän määrittely

Lappeenrannassa oli vuosina 2001–2003 käynnissä Teknologiakeskus Kareltek Oy:n ”eLiiketoiminta yrityksille”-hanke. Hankkeen tarkoituksena oli esitellä Etelä-Karjalassa toimiville pk-yrityksille uusia liiketoimintasovelluksia ja opastaa yrittäjiä valitsemaan näistä omaa ydinosaamistaan tukevia vaihtoehtoja. Tämä tapahtui hankkeen Internet-sivustolla olevan tiedonhallintajärjestelmän avulla. Tämän työn tavoitteena oli selvittää, miten hankkeen nykyistä järjestelmää tulisi kehittää lähivuosien aikana, jotta sen avulla pystyttäisiin vaikuttamaan tehokkaammin pk-yritysten toimintaan ja siten parantamaan sähköisen liiketoiminnan osaamista Suomessa ja mahdollisesti ulkomailla. Lisäksi uuden järjestelmän tulisi helpottaa pk-yrityksiä koskevan tutkimuksen tekemistä tarjoamalla työkalut kyselyjen teettämiseen järjestelmän käyttäjiltä. Nykyisestä järjestelmästä saatuja kokemuksia, toiveita ja ajatuksia kerättiin hankkeessa mukana olleiden tahojen asiantuntijoilta. Näistä mielipiteistä muodostettiin uuden järjestelmän määrittely, jonka perusteella luotiin alustava aikataulu uuden järjestelmän toteutukselle. Toteutus jaettiin kolmeen vaiheeseen siten, että järjestelmään luotaisiin uusia ominaisuuksia vähitellen.

Kromaattisuuserojen laskentamalli

Työssä esitellään Lappeenrannan teknillisen yliopiston Tietotekniikan osastolla kehitettyä kromaattisuuserojen laskentamallia. Työn keskeisimpinä tavoitteina on luoda tiivis katsaus jo olemassa oleviin värierojen laskentamenetelmien tekniikoihin ja käydä läpi värien havaitsemiseen liittyviä yksityiskohtia. Työn käytännön osuudessa tutkitaan kehitettyä mallia ja esitetään ideoita kehittäen mallia täsmällisemmäksi. Kromaattisuuserojen laskentamalli perustuu MacAdamin määrittelemien ellipsien hyödyntämiseen CIE-1931 kromaattisuusdiagrammissa. Ideana on projisoida ellipsit iso- ja pikkuakseleidensa suhteen vakiosäteisiksi ympyröiksi kolmiulotteiselle pinnalle. Kromaattisuuserot lasketaan pinnalta käyttämällä numeerista menetelmää. Tuloksena todetaan mallin täyttävän osittain sille asetetut vaatimukset ja parantavan CIE-1931 kromaattisuusdiagrammin yhtenäisyyttä erityisesti diagrammin vihreän ja sinisen värin alueilla.