Noise-tunable nonlinearity in a dispersively coupled diffusion-resonator system using superconducting circuits

The harmonic oscillator is one of the most widely used model systems in physics: an indispensable theoretical tool in a variety of fields. It is well known that otherwise linear oscillators can attain novel and nonlinear features through interaction with another dynamical system. We investigate such an interacting system: a superconducting LC-circuit dispersively coupled to a superconducting quantum interference device (SQUID). We find that the SQUID phase behaves as a classical two-level system, whose two states correspond to one linear and one nonlinear regime for the LC-resonator. As a result, the circuit's response to forcing can become multistable. The strength of the nonlinearity is tuned by the level of noise in the system, and increases with decreasing noise. This tunable nonlinearity could potentially find application in the field of sensitive detection, whereas increased understanding of the classical harmonic oscillator is relevant for studies of the quantum-to-classical crossover of Jaynes-Cummings systems.Comment: 8 pages, 8 figure

Ergonomics risk assessment methods for creating healthy work environments

Risk assessments of ergonomic conditions in pre-production and in field are necessary to prevent work-related musculoskeletal disorders and to increase productivity and quality. Methods for such assessments include simulations, direct measurements and observations. In order to carry out correct ergonomic assessments, which is an important part in the work of creating healthy workplaces, it is vital that these methods are user-friendly, accurate and reliable. However, several methods are insufficiently tested with respect to these factors. The aim of this thesis was to increase the knowledge of some relevant risk assessment methods for the prevention of musculoskeletal disorders. The methods include risk assessments in both planned and existing work environments. A risk assessment approach for digital human modelling was developed. The approach included a reference database of epidemiological relationships between directly measured exposure and related musculoskeletal disorders. For illustration, a case in manual assembly was simulated; exposures were calculated and compared to the reference data to indicate the risk of work-related musculoskeletal disorders. The application and detailed assessment would be helpful to prioritise among different design solutions. A 3D digital prototype of a laparoscopic robotic open console was ergonomically evaluated using the simulation tool Intelligently Moving MAnikins (IMMA); twelve manikins representing anthropometries of the Swedish and US populations were used. The work-ranges of the console and the manikins were calculated and compared. The ergonomics was evaluated using a US checklist and the Swedish standard for computer work. The assessment criteria, which are related to the adjustability of the screen, the armrests, and the pedals, were not fulfilled. The result showed that IMMA, with its built-in functions, provides the opportunity for risk assessment of planned static work tasks. With some improvements, tools like IMMA may increasingly be used efficiently for early assessments of planned products or work environments. The inter- and intra-rater reliability and validity of six observation-based assessment methods, ART, HARM, SI, QEC, OCRA and SWEA, were studied through twelve ergonomists' and an expert group's repeated risk assessments of ten videotaped tasks. The results showed a low to moderate inter- and intra-rater reliability. Both the percent agreement and the reliability differed for the assessments of the methods' overall risk levels. Using a standardised task duration of 3.75 hours (rather than different durations for the different tasks) in the statistical calculations, the reliability of all methods decreased, except for OCRA. The decrease was most evident for HARM and ART, which was due to the fact that the duration of the task has a large impact in the methods' calculation of the total risk level. The validity was similar to the inter-rater reliability for each method. This thesis emphasizes the importance of detailed quantification of exposure and reliable methods to draw accurate conclusions about the risk of musculoskeletal disorders, both in planned and existing work environments. Today's technology, with small and wireless devices for direct measurements and methods for analysing physical exposure, provides opportunities to perform accurate and reliable ergonomic assessments. The possibility of using similar measurement strategies in digital human modelling, allows the discrimination of small differences in exposure which simplifies comparisons of different design solutions as well as between planned and existing work environment. Although the reliability of several observation-based methods was found to be low, observational methods are still important in the risk assessments of physical exposure, in order to include parts of the work environment that are not yet possible to measure. However, observational methods should preferably be used for screening and in combination with technical measurements.Riskbedömningar av ergonomiska förhållanden i förproduktion och i fält är nödvändiga för att förebygga arbetsrelaterade muskuloskeletala besvär och för att öka produktivitet och kvalitet. Metoder för sådana bedömningar inkluderar simuleringar, direkta mätningar och observationer. För att kunna genomföra korrekta ergonomiska bedömningar, vilket är en viktig del i arbetet med att skapa hälsosamma arbetsplatser, är det avgörande att dessa metoder är användarvänliga, noggranna och tillförlitliga. Flera metoder är dock otillräckligt testade när det gäller dessa faktorer.  Syftet med den här avhandlingen var att öka kunskapen om några relevanta riskbedömningsmetoder för att förebygga muskuloskeletala besvär. Metoderna inkluderar riskbedömningar i både planerade och befintliga arbetsmiljöer.  En riskbedömningsmetodik för digitala mänskliga modeller utvecklades. Metodiken inkluderade en referensdatabas över epidemiologiskt identifierade samband mellan direkt uppmätt exponering och relaterade muskuloskeletala besvär. Som illustration simulerades ett fall i manuell montering; exponeringar beräknades och jämfördes med referensdata för att påvisa risken för besvärsuppkomst. En sådan metodik kan komma att vara till hjälp för att prioritera bland olika designlösningar.  Ergonomin vid arbete i en digital 3D-prototyp av en öppen robotisk konsol för laparoskopisk kirurgi studerades med hjälp av simuleringsverktyget Intelligently Moving MAnikins (IMMA); tolv digitala människomodeller (manikiner) med antropometriska mått från svensk och amerikansk befolkning användes. Arbetsområdena för konsolen och manikinerna beräknades och jämfördes. De ergonomiska kriterierna utvärderades med hjälp av en amerikansk checklista och den svenska standarden för datorarbete. Bedömningskriterierna, vilka är relaterade till justerbarheten av skärmen, armstödet och pedalerna, uppfylldes inte för samtliga manikiner. Resultatet visade att IMMA med sina inbyggda funktioner ger möjlighet till riskbedömning av planerat statiska arbete. Med några förbättringar kommer metoder som IMMA i allt högre grad kunna användas effektivt för tidiga bedömningar av planerade produkter och arbetsmiljöer.  Inter- och intrabedömartillförlitligheten och validiteten hos sex observationsbaserade bedömningsmetoder, ART, HARM, SI, QEC, OCRA och SWEA, studerades genom tolv ergonomers, samt en expertgrupps, upprepade riskbedömningar av tio videoinspelade arbetsuppgifter. Resultaten visade en låg till måttlig inter- och intrabedömartillförlitlighet. Både procentuell överensstämmelsen och linjärt viktad kappa skilde sig åt med avseende på metodernas övergripande risknivåer. Med en standardiserad uppgiftslängd på 3,75 timmar (istället för olika tidslängder för de olika uppgifterna) i de statistiska beräkningarna, minskade tillförlitligheten hos alla metoder utom OCRA. Tillförlitligheten för HARM och ART minskade mest vilket berodde på att uppgiftens tidslängd har en stor inverkan i metodernas beräkning av den totala risknivån. Validiteten liknade interbedömartillförlitligheten för varje metod.  Den här avhandlingen betonar att det är viktigt med detaljerad kvantifiering av exponering och tillförlitliga metoder för att dra korrekta slutsatser om risken för muskuloskeletala besvär, både i planerade och befintliga arbetsmiljöer. Dagens teknik, med små och trådlösa enheter för direkta mätningar samt metoder för att analysera fysisk exponering, ger möjligheter att utföra noggranna och tillförlitliga bedömningar. Möjligheten att använda liknande mätstrategier för analys inom digital mänsklig modellering, medger identifiering av små skillnader i exponering, vilket förenklar jämförelser av olika designlösningar samt mellan planerade och befintliga arbetsmiljöer. Även om tillförlitligheten hos flera observationsbaserade metoder visade sig vara låg, är observationsmetoder fortfarande viktiga i riskbedömningarna av fysisk exponering, detta för att inkludera delar i arbetsmiljön som ännu inte är möjliga att mäta. Observationsmetoder ska dock helst användas för screening och gärna i kombination med tekniska mätningar.QC 2023-05-11</p

Ergonomics risk assessment methods for creating healthy work environments

Risk assessments of ergonomic conditions in pre-production and in field are necessary to prevent work-related musculoskeletal disorders and to increase productivity and quality. Methods for such assessments include simulations, direct measurements and observations. In order to carry out correct ergonomic assessments, which is an important part in the work of creating healthy workplaces, it is vital that these methods are user-friendly, accurate and reliable. However, several methods are insufficiently tested with respect to these factors. The aim of this thesis was to increase the knowledge of some relevant risk assessment methods for the prevention of musculoskeletal disorders. The methods include risk assessments in both planned and existing work environments. A risk assessment approach for digital human modelling was developed. The approach included a reference database of epidemiological relationships between directly measured exposure and related musculoskeletal disorders. For illustration, a case in manual assembly was simulated; exposures were calculated and compared to the reference data to indicate the risk of work-related musculoskeletal disorders. The application and detailed assessment would be helpful to prioritise among different design solutions. A 3D digital prototype of a laparoscopic robotic open console was ergonomically evaluated using the simulation tool Intelligently Moving MAnikins (IMMA); twelve manikins representing anthropometries of the Swedish and US populations were used. The work-ranges of the console and the manikins were calculated and compared. The ergonomics was evaluated using a US checklist and the Swedish standard for computer work. The assessment criteria, which are related to the adjustability of the screen, the armrests, and the pedals, were not fulfilled. The result showed that IMMA, with its built-in functions, provides the opportunity for risk assessment of planned static work tasks. With some improvements, tools like IMMA may increasingly be used efficiently for early assessments of planned products or work environments. The inter- and intra-rater reliability and validity of six observation-based assessment methods, ART, HARM, SI, QEC, OCRA and SWEA, were studied through twelve ergonomists' and an expert group's repeated risk assessments of ten videotaped tasks. The results showed a low to moderate inter- and intra-rater reliability. Both the percent agreement and the reliability differed for the assessments of the methods' overall risk levels. Using a standardised task duration of 3.75 hours (rather than different durations for the different tasks) in the statistical calculations, the reliability of all methods decreased, except for OCRA. The decrease was most evident for HARM and ART, which was due to the fact that the duration of the task has a large impact in the methods' calculation of the total risk level. The validity was similar to the inter-rater reliability for each method. This thesis emphasizes the importance of detailed quantification of exposure and reliable methods to draw accurate conclusions about the risk of musculoskeletal disorders, both in planned and existing work environments. Today's technology, with small and wireless devices for direct measurements and methods for analysing physical exposure, provides opportunities to perform accurate and reliable ergonomic assessments. The possibility of using similar measurement strategies in digital human modelling, allows the discrimination of small differences in exposure which simplifies comparisons of different design solutions as well as between planned and existing work environment. Although the reliability of several observation-based methods was found to be low, observational methods are still important in the risk assessments of physical exposure, in order to include parts of the work environment that are not yet possible to measure. However, observational methods should preferably be used for screening and in combination with technical measurements.Riskbedömningar av ergonomiska förhållanden i förproduktion och i fält är nödvändiga för att förebygga arbetsrelaterade muskuloskeletala besvär och för att öka produktivitet och kvalitet. Metoder för sådana bedömningar inkluderar simuleringar, direkta mätningar och observationer. För att kunna genomföra korrekta ergonomiska bedömningar, vilket är en viktig del i arbetet med att skapa hälsosamma arbetsplatser, är det avgörande att dessa metoder är användarvänliga, noggranna och tillförlitliga. Flera metoder är dock otillräckligt testade när det gäller dessa faktorer.  Syftet med den här avhandlingen var att öka kunskapen om några relevanta riskbedömningsmetoder för att förebygga muskuloskeletala besvär. Metoderna inkluderar riskbedömningar i både planerade och befintliga arbetsmiljöer.  En riskbedömningsmetodik för digitala mänskliga modeller utvecklades. Metodiken inkluderade en referensdatabas över epidemiologiskt identifierade samband mellan direkt uppmätt exponering och relaterade muskuloskeletala besvär. Som illustration simulerades ett fall i manuell montering; exponeringar beräknades och jämfördes med referensdata för att påvisa risken för besvärsuppkomst. En sådan metodik kan komma att vara till hjälp för att prioritera bland olika designlösningar.  Ergonomin vid arbete i en digital 3D-prototyp av en öppen robotisk konsol för laparoskopisk kirurgi studerades med hjälp av simuleringsverktyget Intelligently Moving MAnikins (IMMA); tolv digitala människomodeller (manikiner) med antropometriska mått från svensk och amerikansk befolkning användes. Arbetsområdena för konsolen och manikinerna beräknades och jämfördes. De ergonomiska kriterierna utvärderades med hjälp av en amerikansk checklista och den svenska standarden för datorarbete. Bedömningskriterierna, vilka är relaterade till justerbarheten av skärmen, armstödet och pedalerna, uppfylldes inte för samtliga manikiner. Resultatet visade att IMMA med sina inbyggda funktioner ger möjlighet till riskbedömning av planerat statiska arbete. Med några förbättringar kommer metoder som IMMA i allt högre grad kunna användas effektivt för tidiga bedömningar av planerade produkter och arbetsmiljöer.  Inter- och intrabedömartillförlitligheten och validiteten hos sex observationsbaserade bedömningsmetoder, ART, HARM, SI, QEC, OCRA och SWEA, studerades genom tolv ergonomers, samt en expertgrupps, upprepade riskbedömningar av tio videoinspelade arbetsuppgifter. Resultaten visade en låg till måttlig inter- och intrabedömartillförlitlighet. Både procentuell överensstämmelsen och linjärt viktad kappa skilde sig åt med avseende på metodernas övergripande risknivåer. Med en standardiserad uppgiftslängd på 3,75 timmar (istället för olika tidslängder för de olika uppgifterna) i de statistiska beräkningarna, minskade tillförlitligheten hos alla metoder utom OCRA. Tillförlitligheten för HARM och ART minskade mest vilket berodde på att uppgiftens tidslängd har en stor inverkan i metodernas beräkning av den totala risknivån. Validiteten liknade interbedömartillförlitligheten för varje metod.  Den här avhandlingen betonar att det är viktigt med detaljerad kvantifiering av exponering och tillförlitliga metoder för att dra korrekta slutsatser om risken för muskuloskeletala besvär, både i planerade och befintliga arbetsmiljöer. Dagens teknik, med små och trådlösa enheter för direkta mätningar samt metoder för att analysera fysisk exponering, ger möjligheter att utföra noggranna och tillförlitliga bedömningar. Möjligheten att använda liknande mätstrategier för analys inom digital mänsklig modellering, medger identifiering av små skillnader i exponering, vilket förenklar jämförelser av olika designlösningar samt mellan planerade och befintliga arbetsmiljöer. Även om tillförlitligheten hos flera observationsbaserade metoder visade sig vara låg, är observationsmetoder fortfarande viktiga i riskbedömningarna av fysisk exponering, detta för att inkludera delar i arbetsmiljön som ännu inte är möjliga att mäta. Observationsmetoder ska dock helst användas för screening och gärna i kombination med tekniska mätningar.QC 20230511</p

Von Rittinger theory adapted to wood chip and pellet milling, in a laboratory scale hammermill

The study draws upon the milling theories developed for the ore processing industry (Von Rittinger, Kick and Bond theories) in order to define a method for characterising wood chip and pellet energy consumption during milling. Energy consumption during wood milling depends on three main factors: the material moisture content, the particle size difference between the feed and the milled product, and the material itself. The latter may be characterised by a single parameter based on an adaptation of Von Rittinger’s constant. A relation characterising wood pellet energy consumption as a function of the particle size distribution of the pellet ingredients and the milled pellets is proposed. This is characteristic of each type of pellet for each moisture content value considered

Reliability and Validity of Six Selected Observational Methods for Risk Assessment of Hand Intensive and Repetitive Work

Risk assessments of hand-intensive and repetitive work are commonly done using observational methods, and it is important that the methods are reliable and valid. However, comparisons of the reliability and validity of methods are hampered by differences in studies, e.g., regarding the background and competence of the observers, the complexity of the observed work tasks and the statistical methodology. The purpose of the present study was to evaluate six risk assessment methods, concerning inter- and intra-observer reliability and concurrent validity, using the same methodological design and statistical parameters in the analyses. Twelve experienced ergonomists were recruited to perform risk assessments of ten video-recorded work tasks twice, and consensus assessments for the concurrent validity were carried out by three experts. All methods’ total-risk linearly weighted kappa values for inter-observer reliability (when all tasks were set to the same duration) were lower than 0.5 (0.15–0.45). Moreover, the concurrent validity values were in the same range with regards to total-risk linearly weighted kappa (0.31–0.54). Although these levels are often considered as being fair to substantial, they denote agreements lower than 50% when the expected agreement by chance has been compensated for. Hence, the risk of misclassification is substantial. The intra-observer reliability was only somewhat higher (0.16–0.58). Regarding the methods ART (Assessment of repetitive tasks of the upper limbs) and HARM (Hand Arm Risk Assessment Method), it is worth noting that the work task duration has a high impact in the risk level calculation, which needs to be taken into account in studies of reliability. This study indicates that when experienced ergonomists use systematic methods, the reliability is low. As seen in other studies, especially assessments of hand/wrist postures were difficult to rate. In light of these results, complementing observational risk assessments with technical methods should be considered, especially when evaluating the effects of ergonomic interventions

Delprogrammet cancerframkallande ämnen i tätortsluft, personlig exponering och bakgrundsmätningar. : Utveckling av metoder för personburen mätning av PAH.

I denna studie har olika metoder för analys av partikulära polycykliska aromatiska kolväten (PAH) efter provtagning på filter utvärderats. Två metoder för ultraljudsextraktion, ett traditionellt ultraljudsvattenbad samt en ultraljudsextraktor specialdesignad för PAH-extraktion (Sonicator) samt två olika analysmetoder gaskromatografi-masspektrometri (GC/MS) och vätskekromatografi med fluorescensdetaktion (LC/Fluo) har studerats. För testerna användes bl.a certifierade referensmaterial av typen Urban Dust och Fly Ash. Sonicatorn gav för Urban Dust en avvikelse på mellan 5-35 % med GC/MS-analys och med LC/Fluo-analys var avvikelsen endast 3 % från det certifierade värdet. För extraktion av Fly Ash med Sonicatorn var avvikeslen &lt;10 % med GC/MS-metoden medan LC/Fluo-metoden endast var ca 30 % av det certifierade värdet, vilket inte är acceptabelt. Extraktion med traditionellt ultraljudsvattenbad följt av LC/Fluo-analys gav för Urban Dust en avvikelse på ca 32%. Filterprover tagna i stadsmiljö analyserade med bägge metoderna gav likvärdiga resultat för B[a]P oberoende av analysmetod. Studien visar att båda analysmetoderna är användbara för mätningar där dammet är av typen Urban Dust, dvs. från utomhus- och tätortsmiljöer. I denna studie har fokus legat på analys av högmolekylära, partikulära PAH-komponenter och då framför allt B[a]P. Förutom B[a]P kan flertalet andra PAH-komponenter analyseras med bägge metoderna, dock har i detta projekt endast B[a]P studerats med LC-fluo-metoden eftersom detta ämne är prioriterat i EU-direktiven. En stor fördel med LC/Fluo-metoden är att den inte kräver lika omfattande provupparbetning före analys. LC/Fluo-metoden har något bättre känslighet, men bägge metoderna är tillräckligt känsliga för dessa analyser. Det är viktigt att påpeka att PAH i allmänluften domineras av PAH med 3-4 ringar dvs PAH som finns i gasfas. PAH-komponenterna fenantren, pyren och fluoranten är till 80-90% i gas fas vid 20°C. Vill man mäta sanna halter av PAH i både gasfas och partikelfas måste någon form av denuder eller motsvarande provtagningsmetod användas. För att få en bra uppfattning om totala mängden gas + partiklar och en ungefärlig uppfattning om fördelning gas/partiklar kan en enkel uppsättning av 13-mm-filter av glasfiber i kombination med adsorbentrör med XAD-2 användas [9-10]. Denna provtagningsutrustning är lättanvänd för personburna mätningar där man inte specifikt behöver mäta PM2,5 och kan användas både för GC-MS-analys och LC-Fluo-analys [9-10]. Ett intressant alternativ för att mäta gasfas-PAH är passiva provtagningstekniker som PUF (polyurethane foam disks) och SPMDs (semipermeable membrane devices) som idag används som tidsintegrerade (2-6 veckor) semikvantitativa provtagare i olika miljöövervakningsprogram för gasfas PAH både i Europa och globalt [11-13]. Det är därför viktigt att också utveckla och validera enkla och billiga metoder och gärna diffusionsprovtagare för att kunna mäta gasfas-PAH både stationärt och personburet. Lagring av prover testades inte i denna studie. Vid långtidslagring kan det vara viktigt att lagra filtren i kylskåp. PAH-föreningar med 5 eller 6 ringar anses dock vara stabila även vid lagring i rumstemperatur [7]. Sammanfattningsvis har utvärderingen visat att det är möjligt att analysera 8 av de 16 PAH-föreningar som EPA anger på personburna teflonfilter provtagna med PM2.5cykloner. Inom HÄMI-luft programmet kan man därmed vid samma provtagningstillfälle få svar på partikelmassekoncentrationen och koncentrationen av ett flertal svårflyktiga PAH-föreningar, däribland benso(a)pyren