139585 research outputs found
Sort by
Vindkraft och synkronkompensering i svaga nät och i ö-drift
No full textInverter-based resources displacing synchronous generators in power systems has made it necessary to find ways to utilize these systems for tasks traditionally managed by synchronous generation. This includes operation in exceptional conditions, such as power system islanding. An islanded power system is more sensitive to disturbances and must independently maintain stable operation. In the Finnish power system, the most common inverter-based resource is wind power.
The use of wind power makes islanding operation more challenging, as the power converters used in wind turbines limit the grid supporting functionalities of wind power plants. They are also known to cause unstable subsynchronous oscillations in weak grids.
This thesis aims to find the most effective methods to maintain stability when operating wind power alongside hydropower in a weak islanded power system. This thesis also provides a study of how much wind power can be operated in a power system that is fed by a strong synchronous power system.
The EMT simulation software PSCAD was used to examine the stability of wind power in a hydropower island. An ESCR study was performed to determine the extent to which GFL wind power that can stably be connected to a weak power system without synchronous generation.
The study provides insight into the most effective control modes and techniques for connecting wind power plants to in islanded power systems. It also shows how a synchronous condenser improves the performance of the power system. It was shown that the use of the active power control mode FSM and turbine-level voltage control in WPPs alongside the synchronous condenser ensures the best overall stability in islanding conditions. The ESCR study indicated that GFL wind power can be run without the aid of synchronous generation when the system is fed by a radial connection from a strong power system. However, it is important to consider that the connection of WPPs at one point in the system affects the power system strength of all upstream and downstream points of connection.Suuntaajakytketty tuotanto korvaa tahtigeneraattoreita voimajärjestelmissä, joten on tärkeää tarkastella suuntaajavaltaisen järjestelmän toimintaa tilanteissa, jotka on aikaisemmin hoidettu tahtigeneraattoreiden avulla. Tähän sisältyy toiminta saarekeolosuhteissa. Saarekekäytössä oleva järjestelmä on herkkä häiriöille ja täytyy kyetä ylläpitämään stabiili käyttö itsenäisesti. Suomen sähköjärjestelmässä yleisin suuntaajakytketty voimalaitos on tuulivoimala. Tuulivoiman käyttö saarekkeessa on haastavaa, koska tuuliturbiineissa käytettävät suuntaajat rajoittavat tuulivoimaloiden kykyä tukea sähköjärjestelmää. Suuntaajat saattavat myös aiheuttaa alisynkronisia heilahteluita heikoissa verkoissa.
Tämän opinnäytetyön tarkoitus on löytää käytännön menetelmät ylläpitämään stabiiliuutta, kun tuulivoimaa käytetään heikossa vesivoimasaarekkeessa. Opinnäytetyössä tutkitaan myös, kuinka paljon tuulivoimaa voidaan kytkeä sähköjärjestelmään, jota syötetään säteittäisesti vahvasta synkronisesta sähköjärjestelmästä.
PSCAD EMT laskentatyökalun avulla arvioitiin, miten sähköjärjestelmän stabiiliutta voidaan ylläpitää, kun tuulivoimaa käytetään vesivoimasaarekkeessa. ESCR-tutkimuksen suoritettiin, jotta voitiin arvioida, kuinka paljon tuulivoimaa voidaan liittää vahvasta järjestelmästä syötettyyn sähkösiirtoverkkoon, jossa ei ole tahtigeneraattoreita.
Tämä tutkimus antaa tietoa siitä, mitkä tuulivoimalan säätötilat soveltuvat parhaiten saarekeolosuhteisiin ja miten tahtikompensaattori parantaa sähköjärjestelmän suorituskykyä. Tutkimus osoittaa, että taajuudensäätötilan FSM ja nopean turbiinitason jännitteensäädön käyttö tahtikompensaattorin rinnalla antaa parhaan tuloksen stabiiliuden kannalta saarekeolosuhteissa. ESCR tutkimus osoittaa, että GFL tuulivoimaa voidaan liittää ilman tahtigeneraattoreiden tukea, jos verkkoa syötetään säteittäisellä johdolla vahvasta järjestelmästä. On kuitenkin tärkeää ottaa huomioon, että tuulivoiman liittäminen mihin tahansa kohtaa säteittäisesti syötettyä järjestelmää vaikuttaa kaikkien säteittäisen verkon liityntäpisteiden jäykkyyteen.Kraftverk anslutna via kraftelektroniska omriktare ersätter synkrongeneratorer i elkraftsystem, vilket har gjort det nödvändigt att hitta sätt att använda dessa kraftverk för att utföra uppgifter som tidigare utförts av synkrongeneratorer. Detta inkluderar drift i exceptionella förhållanden som ö-drift av elkraftsystem. Ett elkraftsystem i ö-drift är känsligare för störningar och måste självständigt säkerställa sin elförsörjning. I det finska elkraftsystemet är den vanligaste förnybara energikällan vindkraft. Användning av vindkraft i ö-drift är utmanande eftersom de kraftomriktare som används i vindkraftverk begränsar vindkraftgeneratorernas systemstödande egenskaper. Kraftomriktarna är även kända för att ge upphov till subsynkrona oscillationer i svaga elnät.
Syftet med detta examensarbete är att hitta de mest effektiva metoderna att upprätthålla elkraftsystemets stabilitet när vindkraft används vid sidan av vattenkraft i ett svagt elkraftsystem i ö-drift. Detta examensarbete försöker också utvärdera möjligheterna att använda GFL vindkraft i ett svagt elnät utan synkrongeneratorer som matas av ett starkt synkront elnät.
EMT simuleringsprogramvaran PSCAD användes för att utvärdera hur elkraftsystemets stabilitet kan upprätthållas när vindkraft används i ö-drift. En ESCR-studie utfördes för att utvärdera till vilken omfattning GFL vindkraft kan användas i ett svagt elnät utan synkrongeneratorer som matas av ett starkt elnät via en radiell anslutning.
Denna studie ger insyn i vilka driftlägen som är mest effektiva i ö-drift. Den visar också hur en synkronkompensator förbättrar prestandan i elkraftsystemet. Det visade sig att användningen av driftläget FSM för reglering av frekvens, och snabb spänningsreglering på turbinnivå i vindkraftsverk vid sidan av en synkronkompensator ger bäst resultat vad gäller elkraftsystemets stabilitet vid ö-drift. ESCR-studien indikerar att GFL vindkraft kan användas i svaga elnät utan synkrongeneratorer om de matas av ett starkt elkraftsystem. Det är dock viktigt att beakta att anslutning av vindkraft var som helst i systemet påverkar elkraftsystemets styrka vid alla anslutningspunkter som är radiellt kopplade till vindkraftparkens anslutningspunkt
A Surrogate Ship Trajectory Construction Method for Efficient Similarity Measurement in AIS Data Clustering Analysis
No full text| openaire: EC/HE/101147432/EU//SAFARISince the advent of Automatic Identification System (AIS) has opened opportunities for shipping data to be disseminated worldwide, trajectory clustering has seen increasing applications in maritime traffic pattern recognition, trajectory prediction, anomaly detection, and route planning. Trajectory similarity measurement is a central concept in ship trajectory clustering, where the majority of computational time is spent on similarity calculations. However, the exponentially growing volume of AIS messages has posed significant challenges to efficient processing, with popular trajectory simplification methods such as Douglas-Peucker (DP) algorithm showing limited effectiveness in improving trajectory similarity calculations. In this study, we propose a novel surrogate ship trajectory construction (SurTraC) method to reduce the complexity of similarity calculations, where the Geohash gridding technique is employed to aggregate spatially adjacent points. The method can generate an alternative sparse trajectory that uniformly and precisely represents the original one. A case study using one-week AIS data from Gulf of Finland indicates that SurTraC can effectively simplify the trajectory dataset while maintaining the entirety of the features. Compared to the DP-based methods proposed in previous research, a discussion from the perspectives of trajectory simplification, similarity measurement, and clustering demonstrates that SurTraC can significantly accelerate similarity measurement without compromising clustering performance.Peer reviewe
Implementation of RISC-V P-extension ALU
No full textInstruction Set Architectures (ISAs) are foundational to modern computing systems, with dominant players like Intel's x86 and ARM which power most of the commercial devices available in the market. However, their proprietary nature imposes significant barriers, including high licensing costs and limited accessibility for small-scale innovators and academic institutions. Addressing these limitations, RISC-V, an open-source and royalty-free ISA, has emerged as a flexible and modular alternative. Among its many extensions, the P extension is designed to cater to Digital Signal Processing (DSP) applications which enables efficient data-parallel computations such as audio, image, and voice processing while maintaining area efficiency.
This thesis presents the implementation and integration of the RISC-V P-extension into Aalto University’s in-house RISC-V processor, A-Core. The P-Extension ALU was developed in Chisel and employed a micro-architectural design that reused a single 4 × 9-bit adder unit across multiple 8-bit and 16-bit arithmetic and logical operations, thereby minimising area overhead. Initial verification was conducted using ChiselTest. The new ALU and its control paths were then integrated into A-Core’s existing five-stage pipeline. On the software side, the binutils component of the RISC-V toolchain was patched to correctly assemble and disassemble P-extension mnemonics, enabling the use of P-extension instructions within C programs via inline assembly.
Performance was evaluated through simulations using four kernels representative of both synthetic workloads and practical DSP applications: dot product, matrix multiplication, a 32-tap fixed-point FIR filter, and the Sobel edge detection algorithm. Compared to their scalar counterparts, the Single Instruction Multiple Data (SIMD) kernels leveraging the P-extension consistently exhibited reduced CPU cycle counts and fewer retired instructions. However, for smaller workloads, the performance gains were constrained by the overhead associated with packing data into SIMD registers and by the inherent limits of parallelism imposed by the fixed SIMD register width and supported element sizes.
This work not only demonstrated the potential of the P-extension to effectively address DSP challenges, but also contributed to the open-source hardware ecosystem by advancing accessible computing solutions and enabling future enhancements of the A-Core processor. Furthermore, it served as a practical validation of the draft P-extension, supporting its progression toward ratification as an official part of the RISC-V standard
Automatic Detection of Parkinsonian Speech using Wavelet Scattering Features
No full textIn this paper, we study the automatic detection of Parkinson’s disease (PD) from speech using features computed by a two-layer wavelet scattering network, which generates locally stable and translation invariant features at each layer. The scattering features are encoded using Fisher vectors to obtain a single fixed-size feature vector per utterance. Support vector machine and feed-forward neural network classifiers are trained using the utterance-level features to perform the detection task (healthy vs. PD). The results obtained with the PC-GITA database revealed that the proposed approach shows better results in comparison to the state-of-the-art techniques. The best classification accuracy of 87% was achieved with the proposed approach using speech from a text reading task.Peer reviewe
Rakentamisen luontovaikutusten arviointi ja mittaaminen
No full textRakentaminen kuluttaa luonnonvaroja, heikentää elinympäristöjä ja vähentää luonnon monimuotoisuutta. Luontovaikutusten arviointi onkin yhä tärkeämpää, sillä luontokato on noussut yhdeksi keskeisimmistä ympäristöhaasteista globaalisti. Tämä kandidaatintyö tarkastelee rakentamisen luontovaikutusten arviointia ja mittaamista. Työ tehtiin kirjallisuuskatsauksena. Siinä käydään läpi luontovaikutusten arvioinnin keskeiset vaiheet Suomessa ja tarkastellaan viherkertoimen, luontojalanjäljen sekä elinkaariarviointiin perustuvien menetelmien, ReCiPe2016:n ja LC-IMPACT:in, soveltuvuutta rakennusalaan.
Viherkerroin on yleisin Suomessa käytetty luontovaikutusten mittausmenetelmä. Se osoittautuu tehokkaaksi työkaluksi viheralueiden määrällisen säilyttämisen edistämisessä, mutta sen kyky arvioida alueiden ekologista laatua jää rajalliseksi. Elinkaaripohjaiset menetelmät mahdollistavat rakennustuotteiden ja -hankkeiden luonnon monimuotoisuuteen kohdistuvien vaikutusten systemaattisen arvioinnin, mutta niiden haasteina ovat alueellisen tarkkuuden ja lajiryhmäkohtaisen huomioinninpuutteet. Tulevaisuudessa tulee kehittää menetelmiä, jotka yhdistävät ekologisen laadun arvioinnin ja elinkaaritarkastelun rakennushankkeiden kaikkiin vaiheisiin
Laivojen energiasysteemien mallinnus, analyysi ja optimointi
No full textShip design and operation today focus largely on reducing the environmental impact of shipping. This is supported by the regulatory framework with an ambition to steer shipping towards net-zero greenhouse gas emissions. The current focus is on regulating ship carbon intensity and energy efficiency. Ship decarbonisation has a holistic impact on the entire ship design, and ship machinery and energy systems are at the heart of the change. This thesis explores ship energy system development towards decarbonised shipping by focusing on ship energy system modelling, analysis and optimisation through case examples. The context of the study lies in the methodology and questions that are relevant to early-stage ship design, where key decisions about ships and their systems are made.
Optimisation was studied for two different ship design purposes: machinery selection and exploring the optimal set-up of waste heat recovery processes and battery system dimensioning. While selecting the main machinery topology for a cargo ship and a passenger ship, linear and non-linear optimisation were compared. Although this relatively straightforward task might favor the fast and efficient linear optimisation approach, in practice, machinery selection involves more dimensions than merely optimising fuel consumption. Therefore, as a secondary target, multi-objective optimisation was explored. This enabled comparison of the trade-offs between achieving the highest reductions in fuel consumption and the space required.
While the machinery study involved defining a special algorithm for the process, a cruise ship energy system study took an existing ship energy simulation model as a starting point for optimisation. The objectives for the optimisation were fuel saving, investment cost, and engine running hours. The largest energy and fuel saving potential was recorded at close to 4% with the studied variables. Furthermore, the optimisation framework and result visualisation allowed for the examination of interesting sensitivities and relationships between the design variables and optimisation targets.
The largest reduction in ship carbon emissions and energy consumption was witnessed in a conceptual case study of a cruise ship operating on a Mediterranean route. The application of several technologies, such as ultrasound antifouling, shore power, battery hybrid machinery, waste heat recovery and air lubrication led to combined fuel savings of 18,7% for the selected operational profile. By combining these technologies into a machinery powered by hydrogen, the total ship energy consumption was reduced by 25%. Synergies in ship energy system, such as machinery efficiency and ship heating requirements, contributed to this result. Nevertheless, even further development potential for the Mediterranean cruise ship was identified through the heat utilisation efficiency analysis. The heat system analysis relied on entropy generation calculation for selected ship heat systems, especially those related to waste heat recovery processes.
Energy system modelling and simulation methods are an important part of ship design today, as they also help validate the rule compliance in the early design stages, where improvements can still be made to the ship at moderate costs. Optimisation methods enable an expansion of the solution exploration area in practical design tasks. Furthermore, integrating the optimisation into ship energy modelling reduces the need to perform additional model validation and development process. Nevertheless, supporting analysis methods - such as the heat utilisation efficiency indicator, used in parallel with other indicators - guide the designer in searching for new areas of optimisation and establishing the quality of the results.Ympäristövaikutusten vähentäminen on nykyään olennainen osa laivojen suunnittelua ja operointia. Tätä tukee sääntöjen kehitys, jonka tavoitteena on ohjata merenkulku kohti nettonollapäästöjä. Nykyinen painopiste on erityisesti laivojen kasvihuonekaasujen ja energiatehokkuuden sääntelyssä. Laivojen kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisellä on kokonaisvaltainen vaikutus laivasuunnitteluun, ja laivakoneistot sekä energiajärjestelmät ovat muutoksen keskiössä. Tämä väitöskirja tutkii laivojen koneistojen ja energiajärjestelmien kehitystä kohti vähäpäästöistä merenkulkua keskittymällä energiajärjestelmien mallintamiseen, analyysiin ja optimointiin tapaustutkimusten avulla. Tutkimuksen konteksti liittyy menetelmiin ja kysymyksiin, jotka ovat keskeisiä laivasuunnittelun alkuvaiheessa, jolloin tehdään merkittäviä päätöksiä aluksesta ja sen järjestelmistä.
Optimointia tutkittiin kahdessa eri tarkoituksessa: koneistovalinnassa sekä jäte- ja hukkalämmön talteenoton ja akuston mitoitustehtävässä. Valittaessa pääkoneistokonsepti rahtialukselle ja matkustaja-alukselle, verrattiin tehtävään lineaarista ja epälineaarista optimointia. Tämän suoraviivaisen tehtävän ratkaisu suosii nopeaa ja tehokasta lineaarista optimointimenetelmää, mutta todellisuudessa polttoaineenkulutus ei ole ainoa kriteeri koneiston mitoitukselle. Tämän vuoksi toissijaisena tavoitteena tutkittiin monitavoiteoptimointia, joka esimerkkitapauksessa mahdollisti polttoaineenkulutuksen vähentämisen ja tilavaatimusten välisten kompromissien tarkastelun.
Koneistotutkimuksessa kehitettiin erityinen algoritmi prosessia varten, kun taas risteilyaluksen energiajärjestelmän tutkimuksessa käytettiin olemassa olevaa simulaatiomallia optimoinnin lähtökohtana. Tämän monitavoiteoptimoinnin tavoitteina olivat polttoainesäästöt, investointikustannukset ja moottorin käyntiajat. Suurin energian ja polttoaineen säästöpotentiaali oli noin 4 % tutkituilla muuttujilla. Luotu optimointikehys ja tulosten visualisointi mahdollistivat mielenkiintoisen analyysin energiasysteemin riippuvuuksien, suunnittelumuuttujien sekä optimointitavoitteiden välillä.
Suurin hiilidioksidipäästöjen ja energiankulutuksen vähennys saavutettiin Välimerellä operoivan risteilyaluksen konseptitutkimuksessa. Useiden teknologioiden, kuten ultraääneen perustuvan pohjan likaantumisenestomenetelmän, maasähkön, hybridiakkukoneiston, hukkalämmön talteenoton ja ilmavoitelun yhdistäminen johti yhteensä 18,7 %:n polttoainesäästöön valitulla toimintaprofiililla. Kun nämä teknologiat yhdistettiin vetykäyttöiseen koneistoon, aluksen kokonaisenergiankulutus väheni 25 %:lla. Laivan energiajärjestelmän yhteisvaikutukset, kuten koneiston hyötysuhde ja laivan lämmitystarpeet, vaikuttivat tähän tulokseen. Lisäksi, Välimeren risteilyalukselle tunnistettiin lisäkehityspotentiaalia laivan hukkalämmön käytön tehokkuuden analyysin kautta. Lämmitysjärjestelmän analyysi perustui entropian tuotannon laskentaan valituissa lämmön talteenottojärjestelmissä, jolloin voitiin tunnistaa eniten häviöitä aiheuttavat prosessit lämpöjärjestelmässä.
Energiajärjestelmien mallinnus- ja simulointimenetelmät ovat tärkeä osa nykyaikaista laivasuunnittelua, sillä ne auttavat esimerkiksi säädösten noudattamisen varmistamisessa jo suunnittelun alkuvaiheessa, jolloin muutoksia voidaan tehdä maltillisin kustannuksin. Optimointimenetelmät laajentavat ratkaisujen tutkimusaluetta käytännön suunnittelutehtävissä. Lisäksi, optimoinnin integrointi laivan energiajärjestelmien mallinnukseen vähentää tarvetta erillisien mallien validointiin ja kehitykseen. Mallinnusta tukevat analyysimenetelmät, kuten lämmön käytön hyödyntämisen indikaattori, ohjaavat suunnittelijaa uusien optimointikohteiden etsimisessä ja tulosten laadun arvioinnissa.navigointi mahdollistataulukot saavutettaviastrukturell navigationtabeller tillgängligastructural navigationtables accessibl
Miten teollisuusyritykset luovat tuotestrategioita jälkimarkkinatuotteille
No full textAftermarkets have become an increasingly important source of customer value, revenue and competitiveness for industrial companies. The management of aftermarket offerings typically falls within the product management function, where product strategy plays a central role in developing and managing products as well as creating business value. However, previous research has not addressed product strategy in the context of product management and aftermarkets. This thesis explores how industrial companies create strategies for their aftermarket products and what purposes such strategies have in product management. The study was conducted as qualitative research by interviewing a total of 17 product management professionals from four large industrial companies. The collected data was analyzed using categorization and thematic analysis.
Creating aftermarket product strategies remains an emerging and partly unestablished practice within industrial companies. The main outcome of this thesis is a framework explaining how industrial companies create product strategies for aftermarket products. Strategy work begins with deciding to create a product strategy and defining its scope. Strategies are created by directors and product managers in collaboration with internal stakeholders, and they typically include elements such as a vision, background analyses, targets and focus areas, roadmaps, and an executive summary. Product strategies are seen as living documents that are aligned both vertically and horizontally with surrounding strategies. Once created, product strategies serve four broader purposes in product management: providing long-term direction and meaning for work, linking product-level activities to the company’s broader goals, clarifying the current situation and guiding focus, and supporting the communication of product-level insights and direction.
This thesis brings existing product strategy research closer to product-level practice in the aftermarket context, offering practical recommendations to support product management when developing product strategies.Jälkimarkkinat ovat nousseet teollisuusyrityksille yhä tärkeämmäksi asiakasarvon, tulojen ja kilpailukyvyn lähteeksi. Jälkimarkkinatarjooman hallinnasta vastaa usein tuotehallintafunktio, jossa tuotestrategia on keskeisessä asemassa tuotteiden kehittämisessä ja hallinnassa sekä liiketoiminnallisen arvon luomisessa. Aiempi tutkimus ei kuitenkaan ole tarkastellut tuotestrategioita tuotehallinnan ja jälkimarkkinoiden kontekstissa. Tämä diplomityö tutkii, miten teollisuusyritykset luovat tuotestrategioita jälkimarkkinatuotteille ja mikä merkitys niillä on tuotehallinnassa. Tutkimus toteutettiin laadullisena tutkimuksena haastattelemalla yhteensä 17 tuotehallinnan ammattilaista neljästä suuresta teollisuusyrityksestä. Kerätty haastatteluaineisto analysointiin käyttäen kategorisointia ja temaattista analyysimenetelmää.
Tuotestrategioiden luominen jälkimarkkinatuotteille on vielä kehittyvä ja osin vakiintumaton käytäntö teollisuusyrityksissä. Tämän diplomityön tärkein tulos on malli, joka kuvaa, miten suuret teollisuusyritykset luovat tuotestrategioita jälkimarkkinatuotteille. Strategiatyö alkaa päätöksestä luoda tuotestrategia sekä määrittämällä, mille tuotteille se tehdään. Tuotestrategioita luodaan tuotepäälliköiden johdolla yhteistyössä sisäisten sidosryhmien kanssa. Tuotestrategiat koostuvat tyypillisesti eri elementeistä kuten visiosta, tausta-analyyseista, tavoitteista, painopistealueista, etenemissuunnitelmista ja tiivistelmästä. Keskeisiä tuotestrategian ominaisuuksia ovat yhteensopivuus ympäröivien strategioiden kanssa sekä päivitettävyys. Kun tuotestrategia on luotu ja se siirtyy käyttöön, sillä on useita laajempia merkityksiä tuotehallinnassa: se antaa pitkän aikavälin suuntaa ja merkitystä työlle, yhdistää tuotestason tekemisen yrityksen laajempiin tavoitteisiin, selkeyttää nykytilannetta ja painopistealueita sekä tukee tuotetason näkemysten ja suunnan kommunikointia.
Tämä diplomityö laajentaa tuotestrategiatutkimusta lähemmäs tuotetason käytäntöjä jälkimarkkinakontekstissa. Diplomityö esittää myös useita käytännön ehdotuksia, jotka tukevat tuotehallintaa tuotestrategioiden luomisessa
Laadunhallinta kansainvälisessä teollisuusrakentamisessa
No full textRakennusalan vaatimusten monimuotoisuus ja intensiteetti ovat kasvaneet viime vuosina. Suomessa lisääntyvä teollisuusrakentaminen, erityisesti datakeskusrakentaminen, on tuonut alalle kansainvälisiä suuryrityksiä tilaajiksi. Työn tavoitteena on tunnistaa kansainvälisen teollisuusrakentamisen erityispiirteitä sekä analysoida laadunhallintaan vaikuttavat haasteet ja sen onnistumisen edellytykset. Tutkimusmenetelminä on hyödynnetty kirjallisuuskatsausta ja empiiristä tapaustutkimusta. Kansainvälistyneet suurhankkeet korostavat teollisuusrakentamisen laadun merkitystä. Onnistunut laadunhallinta toimii keskeisenä tekijänä projektien onnistumisessa.
Kirjallisuuskatsauksen mukaan rakennusalan kansainvälistyminen lisää rakennusliikkeiden välistä kilpailua ja tilaajan vaatimustasoa, mutta samalla se luo uusia mahdollisuuksia ja vahvistaa alan osaamista. Kirjallisuuden perusteella keskeisiä haasteita laadunhallinnalle ovat kulttuurierot, hankkeen osapuolten välinen luottamus ja yhteistyö, tilaajien laatuvaatimusten tulkintavaikeudet sekä epärealistiset aikatauluvaatimukset. Onnistunut projektin toteutus edellyttää järjestelmällistä laadunhallintaa, joka varmistaa teknisten ja asiakaslähtöisten tavoitteiden saavuttamisen.
Tapaustutkimus osoitti, että haasteet laadunhallinnassa konkretisoituvat kansainvälisessä datakeskushankkeessa erityisesti toimijoiden välisessä kommunikaatiossa, resursoinnissa ja laadunhallintajärjestelmien yhteensovittamisessa. Sekä aiempi tutkimus että tapaustutkimus osoittivat, että laadunhallintaa voidaan tehostaa kansainvälisessä toimintaympäristössä panostamalla riittävästi resursseihin, laatimalla realistinen aikataulu, jossa laatua ja aikataulua kehitettään rinnakkain, vahvistamalla hankkeen alkuvaiheen suunnittelua sekä tilaajan ja urakoitsijoiden välistä laatuyhteistyötä
3D-tulostettujen pyrolysoitujen hiilielektrodien optimointi Saccharomyces cerevisiae -hiivan redoksimetabolian reaaliaikaista seurantaa varten
No full textReal-time monitoring of intracellular redox state is essential for understanding cellular energy production, stress response, and metabolic adaptation. However, it is yet to be discovered whether low-cost, additively manufactured electrode platforms, such as 3D-printed pyrolyzed carbon electrodes, can provide sufficiently stable and sensitive signals for detecting intracellular redox activity.
This thesis evaluated how internal 3D-printed pyrolyzed carbon electrode geometry affects yeast cell immobilization onto the electrode surface, electron transfer efficiency, and signal strength and stability. Three electrode types with distinct internal channel arrangements were fabricated using stereolithographic 3D printing and carbonized by pyrolysis. Their electrochemical properties were first characterized using cyclic voltammetry. Then, yeast cells were immobilized on the electrodes within a calciumalginate hydrogel matrix. To enable detection of intracellular redox activity, the system used a double mediator pair: menadione (lipophilic, intracellular) and ferricyanide (hydrophilic, extracellular). Menadione shuttled electrons from intracellular NAD(P)H-dependent metabolism, while ferricyanide transferred them to the electrode surface. Real-time monitoring of redox activity in yeast cells and the effects of mediator and glucose addition was assessed using amperometry. Additionally, cytotoxic effects were monitored in real time by amperometry after addition of chlorhexidine digluconate and iodoacetamide. Despite all three 3D electrode types supporting good electrochemical behavior and electron transfer as confirmed by cyclic voltammetry, amperometric signals remained weak and unstable across all designs, with over 100-fold lower current responses compared to 2D platinum electrodes. High background noise and physical fragility of the electrodes reduced reproducibility. However, the system enabled detection of distinct response patterns to chlorhexidine and iodoacetamide, demonstrating its potential for realtime cytotoxicity screening.
This study identified key challenges in signal strength, stability, and reproducibility when applying 3D-printed pyrolyzed carbon electrodes for live-cell biosensing. Nonetheless, the findings also demonstrate that with further optimization, these low-cost and scalable electrode platforms hold promise for real-time monitoring of cellular redox activity and cytotoxic effects in biotechnological applications, such as drug toxicity testing, environmental monitoring, and genetic engineering.Solunsisäisen redox-tilan reaaliaikainen seuranta on keskeistä solun energiantuotannon, stressivasteiden ja aineenvaihdunnallisen sopeutumisen ymmärtämiseksi. Toistaiseksi ei kuitenkaan tiedetä, voivatko edullisesti tuotetut elektrodit, kuten 3D-tulostetut pyrolysoidut hiilielektrodit, tuottaa riittävän vakaita ja herkkiä signaaleja solunsisäisen redox-aktiivisuuden havaitsemiseksi.
Tässä tutkielmassa tutkittiin, kuinka 3D-tulostettujen pyrolysoitujen hiilielektrodien sisäinen geometria vaikuttaa hiivasolujen immobilisoitumiseen elektrodipinnalle, elektroninsiirron tehokkuuteen sekä signaalin voimakkuuteen ja vakauteen. Kolme, sisäiseltä rakenteeltaan toisistaan poikkeavaa, elektrodityyppiä valmistettiin stereolitografisella 3D-tulostuksella ja pyrolysoitiin. Elektrodien sähkökemiallisia ominaisuuksia tutkittiin syklisellä voltammetrialla. Sen jälkeen hiivasolut immobilisoitiin elektrodin pinnalle kalsium-alginaattihydrogeelin avulla. Hiivasolujen redox-aktiivisuuden havaitsemiseksi käytettiin kaksoisvälittäjäjärjestelmää, jossa menadioni (lipofiilinen, solunsisäinen) siirtää elektronit NAD(P)H-riippuvaisesta aineenvaihdunnasta ja ferrisyanidi (hydrofiilinen, solunulkoinen) välittää ne elektrodipinnalle. Redox-aktiivisuuden sekä glukoosin ja välittäjien lisäysten vaikutuksia seurattiin reaaliaikaisesti amperometrian avulla. Lisäksi toksisten yhdisteiden, klorheksidiiniglukonaatin ja jodoasetaamidin, vaikutusta hiivan redox-aktiivisuuteen tutkittiin reaaliaikaisesti amperometrian avulla. Kaikki kolme elektrodityyppiä mahdollistivat elektroninsiirron, mikä vahvistettiin syklisellä voltammetrialla. Kuitenkin amperometriset signaalit olivat heikkoja ja epävakaita kaikissa rakenteissa ja suhteelliset muutokset olivat yli satakertaisesti pienempiä verrattuna 2D-platinaelektrodeihin. Korkea taustakohina ja elektrodien mekaaninen hauraus heikensivät toistettavuutta huomattavasti. Tästä huolimatta menetelmä kykeni erottamaan selkeästi erilaiset vasteet klorheksidiinille ja jodoasetaamidille, mikä osoittaa sen potentiaalin reaaliaikaiseen sytotoksisuusseurantaan.
Tämä tutkielma toi esiin keskeiset haasteet, joita liittyy 3D-tulostettujen pyrolysoitujen hiilielektrodien käyttöön biosensoreissa, erityisesti signaalin voimakkuuden, vakauden ja toistettavuuden osalta. Tulokset viittaavat siihen, että näiden edullisten ja skaalautuvien elektrodialustojen optimointi mahdollistaa solujen redox-aktiivisuuden ja sytotoksisten vaikutusten reaaliaikaisen seurannan bioteknologisissa sovelluksissa, kuten lääketurvallisuuden arvioinnissa, ja geenitekniikassa
Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on Parkinsonian tremor: A systematic review
No full textThis thesis examines the effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on Parkinsonian tremor. Parkinson’s disease is caused by neural degeneration in the brain and the resulting dopamine depletion. These pathologies lead to motor symptoms, such as tremor.
Parkinsonian tremor substantially affects the patient’s quality of life. Antiparkinsonian medication is currently the main treatment option. However, its relieving effect decreases over time. Deep brain stimulation (DBS) has been considered as a treatment option. Its invasive nature has led researchers to study noninvasive brain stimulation techniques, such as tDCS. tDCS offers additional promising qualities, including affordable and small stimulation equipment. Thus, tDCS has potential as an at-home treatment option.
This thesis was conducted as a systematic review. The search was conducted on Scopus, PubMed and Google Scholar. The search utilized predefined criteria and documented methods. The search terms were: tDCS AND “Parkinson’s disease” AND tremor. After the selection process, five studies were included in this review. Effect sizes were calculated to estimate the magnitude of the tremor relieving effect of tDCS. Risk of bias and certainty of evidence were assessed. Due to moderate certainty of evidence and a small to a medium effect size, this thesis finds that tDCS likely reduces Parkinsonian tremor slightly. Anodal and bilateral setups showed promising tremor reducing results in many clinical scales, including the UPDRS. Therefore, anodal and bilateral setups should be considered in future studies