Volume growth of quasihyperbolic balls

The purpose of this paper is to study the notion of the quasihyperbolic volume and to find growth estimates for the quasihyperbolic volume of balls in a domain $G \subset {\mathbb R}^n\,$ in terms of the radii

Energy efficiency in additive manufacturing – metallic powder-bed fusion

Tässä työssä tehtiin kirjallisuusselvitys metallisten jauhepetimenetelmien energiatehokkuudesta, sillä materiaalia lisäävä valmistus on luonut uusia mahdollisuuksia valmistukseen. Näitä mahdollisuuksia ovat esimerkiksi valmistettavien tuotteiden osakomponenttien pienempi määrä ja kappaleiden suurempi kompleksisuus. Työ on jaettu neljään osaan, joista ensimmäisessä tarkastellaan erilaisia materiaalia lisääviä jauhepetimenetelmiä ja niiden ominaisuuksia. Toisessa osassa tarkastellaan jauhepetimenetelmien energiankulutusta ja sen jakautumista eri toimilaitteille. Lisäksi tutkitaan prosessiin käytettävien materiaalien kuten metallijauheiden ja suojakaasujen sitoutunutta energiaa. Energiatehokkuuden kohdalla tarkastellaan menetelmien energiankulutukseen vaikuttavia asioita kuten valmistettavien kappaleiden poikkipinta-alaa ja korkeutta. Lisäksi pohditaan valmistusaikaa ja valmistuksessa käytettävien jauheiden kierrätystä. Viimeisessä osassa tarkastellaan tutkimuksia, joissa on vertailtu materiaalia lisäävää valmistusta ja koneistamista. Jauhepetimenetelmien energiankulutus jakautuu useaan eri alueeseen, joiden osuus energiankulutuksesta riippuu paljon valmistettavista kappaleista. Energiatehokkuuteen vaikuttaa paljon kappaleiden poikkipinta-ala ja korkeus, joista jälkimmäinen vaikuttaa erityisesti siihen, kuinka monta valmistuskerrosta tarvitaan. Kappaleiden poikkipinta-ala ja määrä määrittävät sen kuinka tehokkaasti saatavissa oleva valmistustilavuus tulee käytettyä. Vertailussa huomattiin, että jauhepetimenetelmien energiatehokkuus verrattuna koneistukseen riippuu valmistettavien kappaleiden muodoista, käytettävästä materiaalista ja valmistuksessa käytettävästä menetelmästä. Joissain tilanteissa materiaalia lisäävä valmistus on energiatehokkaampaa kuin koneistaminen

Elektroniikan pääteaste nopeisiin biologisiin in vitro mittauksiin.

Epithelium forms tight membranes that efficiently take part in secretion and absorption between the two lining tissues. A tight membrane of this nature has a low DC conductivity and this is generally used to assess the integrity of cultured epithelium cell layers. Recent studies have shown that impedance spectroscopy gives more information about the electrophysiological structure of the cells. Collaborative research by Department of Biomedical Engineering at Tampere University of Technology and stem cell research group at University of Tampere has shown that electrochemical impedance spectroscopy is useful in assessing the maturity and functionality of differentiated retinal pigment epithelium (RPE) cells. However the time expenditure of the traditional frequency sweeping method is a poor candidate for drug permeability or multichannel studies where several frequency responses have to be measured within a short time. The aim of this Thesis was to develop the front end electronics for fast impedance spectroscopy measurement employing inverse-repeat binary sequence as the broadband excitation signal. Also the DC potential across the cell membrane was to be measured with the device. The developed device was first tested using a custom built test box and plastic film as artificial membrane. In addition several electrode materials were used to study the observed polarization impedances. Further testing with differentiated RPE cell layers was done using the Ussing chamber and the well plate setups that are commonly used in cell culturing studies. All the measured frequency responses were referenced with a commercial device widely used in epithelium research. The observed measurement differences between the device and the reference were largely caused by the load dependent output current of the device and by the electrode polarization taking place at the voltage measurement electrodes. Due to the input current error the relative difference of the measured impedance levels was typically from 5 % to 10 % with load impedances larger than 700 ohms. With lower load impedances the measured relative difference increased rapidly. A method to compensate for the input current error is presented in this thesis. DC potential measurements with the device were not successful as the electrodes used had very high offset voltages. The frequency responses measured with the device give a good measure of the capacitance present in the cell layer. Capacitance of the cell layer can be used to assess the maturity of the cell layer and for such purpose the device suits well. For impedance level measurements the device has a relatively large error margin and further research needs to be done to improve the accuracy and to eliminate the DC current flow. In addition the accuracy of the measurement system would improve by dividing the input stage between the DC potential and frequency response measurements. Also more carefully designed electrodes would help to control the electrode offset voltages.Epiteelisolut muodostavat tiivisliitoksia, jotka ovat tärkeässä roolissa kudosten välillä tapahtuvassa erityksessä sekä absorptiossa. Tiivisliitoksen tasavirtajohtavuus on heikko ja tätä ominaisuutta hyödynnetään yleisesti viljeltyjen epiteelisolukerrosten tiiviyden sähköisessä tarkastelussa. Tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että impedanssispektroskopia antaa enemmän tietoa solujen elektrofysiologisesta rakenteesta kuin yksinkertainen resistanssimittaus. Tampereen Teknillisen Yliopiston Biolääketieteen laitos sekä Tampereen Yliopiston kantasolututkimusryhmä ovat yhteistyössä osoittaneet elektrokemiallisen impedanssispektroskopian soveltuvan kantasoluista erikoistettujen retinan pigmenttiepiteelisolujen (RPE) kypsyyden ja toiminnallisuuden arviointiin. Perinteiset taajuuspyyhkäisyä hyödyntävät taajuusvasteanalysaattorit soveltuvat kuitenkin hitaudeltaan heikosti tutkimuksiin, joissa mittauskohteessa tapahtuu nopeita muutoksia tai missä useita taajuusvasteita mitataan lyhyellä aikavälillä. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää pääteasteen elektroniikka mittausjärjestelmälle, joka hyödyntää laajakaistaista binäärijaksoa herätesignaalina ja mahdollistaa näin huomattavasti nopeamman impedanssispektroskopian. Kehitettävän laitteen tuli myös mitata solukerroksen yli oleva DC potentiaali. Diplomityössä kehitettyä laitetta testattiin aluksi in vitro mittauksia varten kehitetyllä testijärjestelmällä, jossa solukerrosta jäljiteltiin ohuella muovikalvolla. Näissä mittauksissa testattiin myös eri elektrodimateriaalien vaikutus havaittuun polarisaatioimpedanssiin. Viljeltyjen RPE solujen taajuusvasteita mitattiin työssä käyttäen sekä Ussingin kammio- että kuoppalevymittausasetelmia. Laitteella mitattujen taajuusvasteiden hyvyyttä arvioitiin vertaamalla tuloksia kaupallisella taajuusvasteanalysaattorilla mitattuihin vasteisiin. Kehitetyllä laitteella mitattujen vasteiden ero analysaattorilla mitattuihin johtui suurilta osin herätevirran riippuvuudesta kuormasta sekä jännitemittauselektrodien polarisaatioimpedansseista. Yli 700 ohmin kuormilla herätevirrasta aiheutuva virhe oli tyypillisesti 5% – 10 %, kun taas matalimmilla kuormilla virhe kasvoi nopeasti. Tämän virheen kompensoimiseksi on kuitenkin esitetty metodi tässä diplomityössä. Epiteelisolukerroksen yli olevaa DC jännitettä ei onnistuttu mittaamaan johtuen käytettyjen elektrodien korkeista offset-jännitteistä. Tässä diplomityössä kehitetyllä laitteella mitatut taajuusvasteet noudattavat hyvin analysaattorilla mitattujen vasteiden käyrämuotoja ja laite soveltuu täten solukerroksen kapasitanssin arviointiin. Solukerroksen kapasitanssia voidaan käyttää apuna solujen kypsyyden arvioinnissa. Laitteella mitatut impedanssitasot eroavat kuitenkin analysaattorilla mitatuista ja jatkokehitys DC virtojen eliminoimiseksi sekä elektrodien erisuuruisten offset-jännitteiden kompensoimiseksi on suositeltavaa

Kantavien teräsrakenteiden palosuojaus: Palosuojamaalaamalla paloluokissa R30-R120

Tässä diplomityössä tutkitaan kantavien teräsrakenteiden palosuojausta ja sen kustannuksia. Teräs on palamaton materiaali, mutta lämpötilan noustessa se menettää materiaaliominaisuuksiaan merkittävästi. Tämän vuoksi kantavia teräsrakenteita pitää usein palosuojata. Palosuojausmenetelmiä on monia, joista tässä työssä esitellään muutamia. Tutkimus painottuu kuitenkin palosuojamaalaukseen. Haastattelujen mukaan nykyään palomitoitus toteutetaan yleensä normaalilämpötilamitoituksessa mitoitetulle profiilille. Palosuojamaalaus voi kuiteinkin edustaa huomattavaa osaa koko teräsrakenteen hinnasta, joten palosuojamaalattuja teräsrakenteita olisi rakennesuunnittelun yhteydessä hyvä tarkastella myös kustannusnäkökulmasta. Tutkimuksessa tarkastellaan, kuinka teräsrakenteen profiilin muutos vaikuttaa palosuojamaalauksen paksuuteen ja edelleen kustannuksiin. Palosuojauksen kalvopaksuuksia lasketaan käsin sekä Autodeskin Robot Structural Analysis Professional -laskentaohjelmalla (2021, myöhemmin tekstissä ”Robot”). Samalla tutkitaan, miten kyseistä laskentaohjelmaa voidaan hyödyntää teräsrakenteiden palomitoituksessa. Diplomityössä tutustutaan ensin kirjallisuuden avulla muutamaan palosuojaustapaan, jotka ovat työn tilaajayrityksellä Afry Finland Oy:llä aktiivisesti käytössä. Tämän jälkeen selvitetään, miten teräsrakenteiden palomitoitus tehdään käsinlaskien sekä Robotilla. Kun palomitoitusprosessi on selvillä, valitaan yrityksen case-kohteista yksinkertaiset rakenteet, joille tehdään palomitoitus käsin sekä Robot-laskentaohjelmalla. Palomitoitus tehdään käsin perustuen kestävyysmenetelmään ja kriittisen lämpötilan menetelmään. Robotilla palomitoitus on mahdollista tehdä kolmella eri menetelmällä. Nämä menetelmät ovat kestävyyteen-, lämpötilaan/aikaan ja aikaan perustuvat menetelmät. Yksinkertaiset rakenteet mitoitetaan kaikilla menetelmillä palosuojaamattomana sekä palosuojattuna ja vertaillaan saatuja tuloksia sekä palosuojamaalauksen kalvopaksuuksia. Eri laskentamenetelmillä saatuja tuloksia vertailtaessa huomattiin, että pääsääntöisesti eri laskentamenetelmät antoivat samansuuruisia palosuojauksen tuloksia. Tutkimuksen aikana huomattiin kuitenkin joitain ongelmakohtia sekä Robotin laskennassa että käsinlaskennassa. Robotin todettiin kuitenkin soveltuvan hyvin teräsrakenteiden palomitoitukseen varsinkin, jos mitoitettava rakenne oli mallinnettu jo valmiiksi normaalilämpötilamitoituksen yhteydessä. Lopuksi työssä tarkastellaan teräsrakenteiden kustannuksia. Case-kohteen rakenteet ryhmitellään siiten, että yhdelle ryhmälle voidaan määrätä sama palosuojamaalauksen kalvopaksuus. Tämän jälkeen ryhmän rasitetuimmalle rakenteelle määritellään palosuojamaalaus Robotin avulla ja lasketaan tämän jälkeen rakenteen kustannukset. Palosuojamaalauksen määritys toistetaan usealle eri profiilikoolle, jolloin pystytään vertailemaan profiilikoon merkitystä palosuojamaalatun profiilin kustannuksiin. Tehdyn kustannusvertailun perusteella palonkestoluokassa R30 profiilikoon kasvattaminen ei ole yleensä kustannuksiltaan kannattavaa. R60 palonkestoluokassa profiilikoon kasvatus tuottaa useasti halvemman ratkaisun kuin alkuperäinen profiili. Tutkimuksessa huomattiin, että jos rakenteen pitää kestää palossa yli 30 minuuttia, kannattaa teräsrakenteen profiilia ja palosuojamaalauksen kalvopaksuutta optimoida. Optimaalisin tulos kustannusnäkökulmasta löydettiin yleensä kasvattamalla teräsrakenteen vakioprofiilikokoa yksi tai kaksi kokoa, jolloin teräsrakenteen ja palosuojamaalauksen kustannukset olivat mahdollisimman lähellä toisiaan.In this thesis, the fire protection of load-bearing steel structures and their costs are investigated. Steel is a non-combustible material, but when the temperature rises, it loses its material properties significantly. Because of this, load-bearing steel structures often need to be fireproofed. There are many fire protection methods, a few of which are presented in this work. However, the research focuses on fire protection paint. According to the interviews, nowadays fire designing is usually carried out for a profile designed at normal temperature. However, fire protection painting can represent a significant part of the price of the entire steel structure, so it would be good to consider fire protection painted steel structures in the context of structural planning also from a cost perspective. The study examines how the change in the profile of the steel structure affects the thickness of the fire protection coating and further the costs. Fire protection film thicknesses are calculated manually and with Autodesk's Robot Structural Analysis Professional (2021, later in the text “Robot”) calculation program. At the same time, we will investigate how the calculation program in question can be used in the fire design of steel structures. In the thesis, we will first familiarize ourselves with a few fire protection methods with the help of literature, which are actively used by the company ordering the work, Afry Finland Oy. After this, we will find out how the fire rating of steel structures is done by manually calculating and with a Robot. When the fire dimensioning process is clear, simple structures are selected from the company's case sites, for which fire dimensioning is done manually and with the Robot calculation program. Fire designing is done manually based on the resistance method and the critical temperature method. With the Robot, it is possible to do fire designing using three different methods. These methods are resistance, temperature/time, and time-based methods. Simple structures are calculated with all methods without fire protection and with fire protection, and the results obtained, and the film thicknesses of the fire protection painting are compared. When comparing the results obtained with different calculation methods, it was noticed that the different calculation methods gave the same fire protection results. During the research, however, some problem points were noticed in both Robot's calculation and manual calculation. However, the robot was found to be well suited for fire designing of steel structures, especially if the structure to be designed had already been made ready with normal temperature designing of the structure. Finally, the work examines the costs of steel structures. The structures of the case object are grouped in such a way that one group can be assigned the same film thickness of the fire protection coating. After this, the most stressed structure in the group is defined with the help of the Robot for fire protection painting, and then the costs of the structure are calculated. The determination of the fire protection painting is repeated for several different profile sizes, which makes it possible to compare the importance of the profile size with the costs of the fire protection painted profile. Based on the cost comparison, increasing the profile size in fire resistance class R30 is usually not cost-effective. In the R60 fire resistance class, increasing the profile size often results in a cheaper solution than the original profile. The research found that if the structure must last more than 30 minutes in a fire, it is worth optimizing the profile of the steel structure and the film thickness of the fire protection coating. The most optimal result from a cost point of view was usually found by increasing the standard profile size of the steel structure by one or two sizes so that the costs of the steel structure and the fire protection painting were as close as possible

LES of certain droplet size effects in fuel sprays

This thesis belongs to the field of mechanical engineering, more precisely to computational fluid dynamics and fuel injection modelling. This type of problems have been extensively studied because of their practical importance, for example, in combustion processes of automotive industry. Novel challenges are reduction of exhaust gas emissions in the present diesel fuel-based and also in bio diesel-based concepts. The problem studied in this work is of generic nature and it can be related to many real world problems. A model problem of droplet-laden jet is studied to emulate a fuel spray. The most essential parameter that is studied is fuel droplet size. More precisely, the ratio of droplet timescale and fluid timescale i.e. the Stokes number. Mathematically, the studied system can be formulated in terms of the Navier-Stokes equation with a spray momentum source term at low Mach number regime. A feature characteristic to this study is to use large scale computer simulation to simulate the system. For adequate modelling, this work makes use of a method called Large-Eddy Simulation (LES) to simulate the motion of the turbulent gas and Lagrangian Particle Tracking (LPT) to simulate the motion of the droplets. The main computational tool used in this work is the OpenFOAM software. In fact, the present work is one of the first computational studies on LES/LPT diesel spray modeling in which droplet-level phenomena are discussed in light of the global behavior of the spray jet in an extensive manner. In view of the literature on this topic the results of the work seem to be realistic. The dependence of spray shape on droplet size (Stokes number) is studied and differences between the shapes are consistently explained. It is noted that mixing inside the spray depends significantly on the fuel droplet size. Quantitative and statistical analysis methods are developed in order to explain the connection between spray shape and mixing. The presented analysis explains the results and, on its behalf, the analysis explains the practical observation on the decrease of soot emissions together with decreasing nozzle diameter and increasing injection pressure

Viestiikö johto vaikuttavasti?

Niin tutkimusnäytön kuin arkikokemuksenkin nojalla voidaan pitää itsestään selvänä, että paremmalla viestinnällä tieto menee paremmin perille. Silti paremman viestinnän tarve ei aina tule tiedostetuksi johtotasollakaan

Viestiikö johto vaikuttavasti?

Niin tutkimusnäytön kuin arkikokemuksenkin nojalla voidaan pitää itsestään selvänä, että paremmalla viestinnällä tieto menee paremmin perille. Silti paremman viestinnän tarve ei aina tule tiedostetuksi johtotasollakaan

Kahden kysymyksen menetelmä lääkärin viestinnässä

VertaisarvioituLähtökohdat Lääkärin huomion kohdistaminen sairauden tai vaivan merkitykseen potilaan elämässä ja arjessa näyttää tukevan potilaan kuntoutumista. Testasimme Pirkanmaan sairaanhoitopiirissä, miten lääkäreille opetettu kahden kysymyksen menetelmä vaikuttaa potilaiden reflektointiin ja voimaantumiseen vastaanotolla. Menetelmät Kuusi lääkäriä sai tunnin koulutuksen kahden kysymyksen menetelmän käyttöön. Selvitimme kyselyillä vastaanottotilanteiden vaikutuksia potilaisiin ennen lääkärien koulutusta ja sen jälkeen. Tulokset Lääkärien koulutuksen jälkeen potilaat esittivät enemmän elämäänsä ja arkeensa kohdistuvia pohdintoja ja voimaantumista ilmaisevia kommentteja kuin potilaat ennen lääkärien koulutusta. Päätelmät Lääkärien koulutus näytti lisäävän potilaiden pohdintaa vaivansa merkityksestä elämässään ja antavan heille voimaa ja itseluottamusta edistää kuntoutumistaan.Peer reviewe