Abstract In mice, gene targeting has become a useful tool for resolving the functions of proteins and for creating new animal models. Cre/loxP technology has been used broadly for generation of genetically modified mice. The Cre recombinase recognizes a specific DNA sequence, called loxP, and removes any DNA fragment between two loxP-sites. The activity of the Cre recombinase can be controlled spatially and temporally with cell- or tissue-specific promoters and synthetic inducing agents, such as tamoxifen or tetracycline. In this thesis, we employed tamoxifen-induced Cre recombination in vitro. Cre-ERTM mice were crossed to ROSA26LacZ reporters and Cre-recombination induced by 4OH-TM was monitored by LacZ staining. 0.5 μM 4OH-TM treatment was competent for tamoxifen-induced Cre-mediated activation of LacZ both in kidney cultures and in experimentally induced kidney mesenchymes. Wnt4 is a secreted signaling molecule, which is necessary for the development of several organs including kidney, ovary, adrenal gland, mammary and pituitary glands. Wnt4 is crucial for kidney development and conventional Wnt4-/- mice die soon after birth, likely due to renal failure. In this thesis, two different Wnt4 alleles, Wnt4EGFPCre and floxed Wnt4, were generated and analyzed to learn more about the Wnt4 functions and to apply these mouse lines to renal functional genomics. In the Wnt4EGFPCre, the EGFPCre fusion cDNA was targeted into exon I of the Wnt4 locus. EGFP-derived fluorescence was observed in the pretubular aggregates from E12.5 embryonic kidney onwards. Further characterization by crossing with the floxed ROSA26LacZ and yellow fluorescent protein (YFP) reporter lines demonstrated that in addition to the kidney, reporter expression was observed in the gonad, spinal cord, lung and the adrenal gland. The expression pattern of the Cre activity recapitulates well the known pattern of the Wnt4 gene. Time-lapse analysis in organ culture settings showed that the Wnt4 expressing cells contributed to the nephrons, some cells near the stalk of the developing ureter, as well as a number of positive supposed medullary stromal cells. In the conditional Wnt4 knock-out, loxP sites were placed to flank exons 3 to 5. The Wnt4 gene was specifically inactivated with CAGCre and Wnt4EGFPCre lines. In both of these crosses deletion of Wnt4 gene function led to impaired kidney development. In conclusion, we identified the culture conditions that can be used for the tamoxifen-induced conditional mutagenesis in tissue cultures. In addition, the created Wnt4 mouse lines serve as new useful tools for addressing the roles of Wnt4 function in diverse tissues and in different stages of development. / Tiivistelmä Hiirillä geenikohdennuksesta on muodostunut hyödyllinen väline proteiinien tehtävien selvittämisessä ja uusien eläinmallien luomisessa. Cre/loxP -tekniikkaa on käytetty laajasti muuntogeenisten hiirien tuottamisessa. Cre-rekombinaasi tunnistaa spesifisen DNA-jakson, niin kutsutun loxP:n, ja poistaa kaikki DNA-jaksot kahden loxP-sekvenssin väliltä. Cre-rekombinaasin aktiivisuutta voidaan säädellä paikallisesti ja ajallisesti solu- tai kudosspesifisillä promoottoreilla ja synteettisillä indusoivilla kemikaaleilla, kuten tamoksifeenillä tai tetrasykliinillä. Tässä väitöskirjassa hyödynsimme tamoksifeenin aiheuttamaa Cre-rekombinaatiota in vitro -kudosviljelmissä. Cre-ERTM-hiirilinja risteytettiin ROSA26LacZ-reportterilinjan kanssa, ja 4-hydroksitamoksifeenin indusoima Cre-rekombinaasin aktiivisuutta monitoroitiin LacZ–värjäyksellä. 0.5 µM:n 4OH-TM konsentraatiolla LacZ-reportterigeeni saatiin aktivoitua tehokkaasti Cre-rekombinaasin avulla sekä munuaisviljelmissä että munuaismesenkyymiviljelmissä. Wnt4 on erittyvä signalointimolekyyli, jolla on keskeinen rooli useiden elinten, kuten munuaisen, munasarjan, lisämunuaisen, rintarauhasen ja aivolisäkkeen kehittymisessä. Wnt4-geenillä on ratkaisevan tärkeä rooli munuaisen kehityksessä, ja poistogeeninen Wnt4-/-hiiri kuolee pian syntymän jälkeen, todennäköisesti munuaisen vajaatoimintaan. Tässä väitöskirjatyössä tuotettiin kaksi eri Wnt4 alleelia, Wnt4EGFPCre ja konditionaalinen Wnt4. Nämä hiirilinjat analysoitiin, jotta saisimme lisää tietoa Wnt4-geenin toiminnasta ja pystyisimme soveltamaan kyseisiä hiirikantoja munuaisten toiminnan selvittämisessä. Wnt4EGFPCre-alleelissa EGFPCre-fuusio -cDNA kohdennettiin osaksi endogeenisen Wnt4-geenin ykköseksonia. Vihreän fluoresoivan proteiinin (EGFP) aktiivisuus havaittiin varhaisen munuaisen kehityksen aikana. Wnt4EGFPCre-alleelin lisäkarakterisointi reportterilinjoilla (Rosa26LacZ ja Rosa26YFP) osoitti, että Wnt4-geenin ilmentyminen havaittiin munuaisen lisäksi sukurauhasissa, selkäytimessä, keuhkoissa sekä lisämunuaisessa. Wnt4EGFPCre-alleeli ilmentyi niissä kudoksissa, joissa endogeenisen Wnt4-geenin tiedetään olevan aktiivinen. Time-lapse -analyysin avulla osoitettiin, että Wnt4-geeniä ilmentävät solut muodostavat tiettyjä rakenteita munuaisen kehityksen aikana. Wnt4-geeni ilmentyi nefroneissa, kehittyvän virtsajohtimen soluissa sekä useissa medullaarisissa stroomasoluissa. Konditionaalisessa (ehdollisessa) Wnt4 knock-out-hiirilinjassa loxP-sekvenssit sijoitettiin eksonien kolme sekä viisi ympärille. Wnt4-geenin toiminta inaktivoitiin CAGCre- ja Wnt4EGFPCre-hiirilinjojen avulla. Näissä molemmissa tapauksissa Wnt4-geenin toiminnan poistaminen johti munuaisen kehityshäiriöön. Yhteenvetona voimme todeta, että olemme tunnistaneet ne kasvatusolosuhteet, joita voidaan hyödyntää, kun halutaan aktivoida reportterigeenejä tai kehityksen kannalta tärkeitä geenejä tamoksifeenin aiheuttamaa Cre/loxP -rekombinaatiota hyväksikäyttäen kudosviljelmissä. Samoja olosuhteita ja menetelmää käyttäen voidaan myös poistaa jonkun kehityksen kannalta tärkeän geenin toiminta ja tutkia sitä kudosviljelmässä. Tuotetut Wnt4-hiirikannat ovat lisäksi uusia hyödyllisiä työkaluja, kun halutaan tutkia Wnt4-geenin toimintaa erilaisissa kudoksissa ja eri kehitysvaiheiden aikana.

Abstract Functional communication between brain regions is likely to play a key role in complex cognitive processes that require continuous integration of information across different regions of the brain. This makes the studying of functional connectivity in the human brain of high importance. It also provides new insights into the hierarchical organization of the human brain regions. Resting-state networks (RSNs) can be reliably and reproducibly detected using independent component analysis (ICA) at both individual subject and group levels. A growing number of ICA studies have reported altered functional connectivity in clinical populations. In the current work, it was hypothesized that ICA model order selection influences characteristics of RSNs as well as their functional connectivity. In addition, it was suggested that high ICA model order could be a useful tool to provide more detailed functional connectivity results. RSNs’ characteristics, i.e. spatial features, volume and repeatability of RSNs, were evaluated, and also differences in functional connectivity were investigated across different ICA model orders. ICA model order estimation had a significant impact on the spatial characteristics of the RSNs as well as their parcellation into sub-networks. Notably, at low model orders neuroanatomically and functionally different units tend to aggregate into large singular RSN components, while at higher model orders these units become separate RSN components. Disease-related differences in functional connectivity also seem to alter as a function of ICA model order. The volume of between-group differences reached maximum at high model orders. These findings demonstrate that fine-grained RSNs can provide detailed, disease-specific functional connectivity alterations. Finally, in order to overcome the multiple comparisons problem encountered at high ICA model orders, a new framework for group-ICA analysis was introduced. The framework involved concatenation of IC maps prior to permutation tests, which enables statistical inferences from all selected RSNs. In SAD patients, this new correction enabled the detection of significantly increased functional connectivity in eleven RSNs. / Tiivistelmä Toiminnallisten aivoalueiden välinen viestintä on todennäköisesti avainasemassa kognitiivisissa prosesseissa, jotka edellyttävät jatkuvaa tiedon integraatiota aivojen eri alueiden välillä. Tämä tekee ihmisaivojen toiminnallisen kytkennällisyyden tutkimuksesta erittäin tärkeätä. Kytkennälllisyyden tutkiminen antaa myös uutta tietoa ihmisaivojen osa-alueiden välisestä hierarkiasta. Aivojen hermoverkot voidaan luotettavasti ja toistettavasti havaita lepotilan toiminnasta yksilö- ja ryhmätasolla käyttämällä itsenäisten komponenttien analyysia (engl. Independent component analysis, ICA). Yhä useammat ICA-tutkimukset ovat raportoineet poikkeuksellisia toiminnallisen konnektiviteetin muutoksia kliinisissä populaatioissa. Tässä tutkimuksessa hypotetisoitiin, että ICA:lla laskettaujen komponenttien lukumäärä (l. asteluku) vaikuttaa tuloksena saatujen hermoverkkojen ominaisuuksiin kuten tilavuuteen ja kytkennällisyyteen. Lisäksi oletettiin, että korkea ICA-asteluku voisi olla herkempit tuottamaan yksityiskohtaisia toiminnallisen jaottelun tuloksia. Aivojen lepotilan hermoverkkojen ominaisuudet, kuten anatominen jakautuminen, volyymi ja lepohermoverkkojen havainnoinnin toistettavuus evaluoitin. Myös toiminnallisen kytkennällisyyden erot tutkitaan eri ICA-asteluvuilla. Havaittiin että asteluvulla on huomattava vaikutus aivojen lepotilan hermoverkkojen tilaominaisuuksiin sekä niiden jakautumiseen alaverkoiksi. Pienillä asteluvuilla hermoverkojen neuroanatomisesti erilliset yksiköt pyrkivät keräytymään laajoiksi yksittäisiksi komponenteiksi, kun taas korkeammilla asteluvuilla ne havaitaan erillisinä. Sairauksien aiheuttamat muutokset toiminnallisessa kytkennällisyydessä näyttävät muuttuvan myös ICA asteluvun mukaan saavuttaen maksiminsa korkeilla asteluvuilla. Korkeilla asteluvuilla voidaan havaita yksityiskohtaisia, sairaudelle ominaisia toiminnallisen konnektiviteetin muutoksia. Korkeisiin ICA asteluvun liittyvän tilastollisen monivertailuongelman ratkaisemiseksi kehitimme uuden menetelmän, jossa permutaatiotestejä edeltävien itsenäisten IC-karttoja yhdistämällä voidaan tehdä luotettava tilastollinen arvio yhtä aikaa lukuisista hermoverkoista. Kaamosmasennuspotilailla esimerkiksi kehittämämme korjaus paljastaa merkittävästi lisääntynyttä toiminnallista kytkennällisyyttä yhdessätoista hermoverkossa.

Abstract The purpose of this longitudinal study is to describe how nursing students' conceptions of nursing are developed during their studies and to explore the related factors. Another purpose is to create a model to describe the formation of the students' conceptions of nursing. The data for the study were collected in the years 1993-1998 from two groups of students (n=35) at an early, mid and advanced stage of their studies. Data collection for the first group (n=18) was started in 1993, and for the second group (n=17) in 1994. At all three stages, the material consisted of essays, written by the students during a practical training period, and of the students' personal interviews. The material of the first stage was analysed by means of the continuous comparison method according to the grounded theory approach. The concept system produced by this analysis was used to form a framework for classification, involving the nursing interventions that described the students' conceptions of nursing. After this, the material of the first stage was classified by deductive content analysis with the help of the framework created. The data of the second and third stage were also classified with the help of the same framework, and analysed by deductive content analysis. Finally, at all three stages, the material was quantified as regards the nursing interventions describing the students' conceptions of nursing. On the basis of what guides the students and what their relationship to nursing is, it is possible to discern three different approaches; these were named as normative, independent, and collaborative. At the early stage of their education, the students' conception of nursing is holistic and starts from the patients' needs. Helping, guiding, supporting and collaborating are equally emphasised. The students are equally guided by the ward rules and norms, the knowledge foundation of nursing, their personal, internal conceptions and the mutual agreement on the nursing aims. With the progress of their education, the ward rules and norms became the most important guidelines and nursing actions are directed towards meeting the patients' basic physical needs. Hierarchical responsibilities and authoritarian decision-making are emphasised. The clinical nurse tutor is the student's role model in nursing. The polytechnic teacher is seen as one who reflects on the theory and practice. The results are useful in the development of nursing didactics and curricula. The knowledge gained helps support the students' learning process and develop co-cooperation between nursing students, educators and practice. / Tiivistelmä Tämän tutkimuksen tarkoituksena on kuvata pitkittäistutkimuksena sairaanhoidon opiskelijoiden hoitotyön näkemyksen muotoutumista ja siihen yhteydessä olevia tekijöitä sairaanhoitajakoulutuksen eri vaiheissa. Lisäksi tarkoituksena on tuottaa opiskelijoiden hoitotyön näkemyksen muotoutumista kuvaileva malli. Tutkimusaineisto on kerätty kahdelta sairaanhoidon opiskelijaryhmältä (n=35) vuosina 1993-1998 koulutuksen alkuvaiheessa, koulutuksen puolessavälissä sekä koulutuksen loppuvaiheessa. Ensimmäisen ryhmän (n=18) aineistonkeruu aloitettiin vuonna 1993 ja toisen ryhmän (n=17) aineistonkeruu vuonna 1994. Aineisto koostui kaikissa kolmessa vaiheessa opiskelijoiden käytännön harjoittelujakson aikana kirjoittamista esseistä ja heidän henkilökohtaisista haastatteluistaan. Tutkimuksen ensimmäisen vaiheen aineisto analysoitiin jatkuvan vertailun menetelmällä. Aineiston ensimmäisen vaiheen analyysistä tuotetusta käsitejärjestelmästä muodostettiin luokittelurunko hoitotyön näkemystä kuvaavista auttamismenetelmistä. Tämän jälkeen ensimmäisen vaiheen aineisto luokiteltiin deduktiivisella sisällönanalyysillä käyttäen apuna jatkuvan vertailun analyysimenetelmällä muodostettua luokittelurunkoa. Samaa luokittelurunkoa apuna käyttäen luokiteltiin myös toisen ja kolmannen vaiheen aineisto ja analysoitiin deduktiivisella sisällönanalyysillä. Lisäksi kaikissa kolmessa vaiheessa aineisto kvantifioitiin hoitotyön näkemystä kuvaavien auttamismenetelmien osalta. Tutkimuksen tulosten mukaan hoitotyön näkemys muotoutui hoitotyön auttamismenetelmistä ja niihin yhteydessä olevista tekijöistä.. Hoitotyössä oli tunnistettavissa kolme erilaista hoitotyön toimintamuotoa, sen mukaan, mikä ohjasi opiskelijan toimintaa ja mikä oli opiskelijan suhde hoitotyöhön. Nämä nimettiin normatiiviseksi, itsenäiseksi tai yhteistoiminnalliseksi hoitotyöksi. Koulutuksen alkuvaiheessa opiskelijoiden hoitotyön näkemys perustui potilaan tarpeista lähtevään hoitotyöhön. Auttamista, ohjausta ja tukemista sekä yhteistoimintaa kuvaavia auttamismenetelmiä esiintyi tasapuolisesti. Hoitotyötä ohjasivat tasapuolisesti osaston säännöt ja normit, hoitotyön tietoperusta ja oma sisäinen näkemys hoitotyöstä sekä yhteisymmärrys potilaan hoitotyön tavoitteista. Koulutuksen edetessä opiskelijoiden hoitotyötä ohjasivat pääosin osaston säännöt ja normit ja hoitotyö kohdistui potilaan päivittäisistä fyysisistä tarpeista huolehtimiseen. Hoitotyössä korostui hierarkkinen vastuu ja autoritäärinen päätöksenteko. Tuloksista saatua tietoa voidaan hyödyntää opetussuunnitelmien kehittämiseen, opiskelijoiden oppimisprosessin tukemiseen sekä kehitettäessä yhteistyötä opiskelijoiden, opettajien ja käytännön hoitotyön tekijöiden kanssa opiskelijoiden ohjauksessa ja tukemisessa.

Abstract Flocculation plays a critical role in the activated sludge process, where flocs are removed by settling and where unsatisfactory flocculation is resulting in poor effluent quality. Control and operation of the process is also challenging as it is sensitive to external and internal disturbances. Furthermore, stricter environmental demands are also being placed on wastewater treatment and discharge quality thus solutions are needed to improve the current systems. A novel optical monitoring method employing a tube flow and a CCD camera was developed to characterize the flocs and filaments of the sludge, and the method was tested on samples from full-scale activated sludge plants. An online device operating on the same principle was also developed and this was tested over a period of eight months at municipal wastewater treatment plant. Optical monitoring was employed in the laboratory to study the breakage of activated sludge flocs. Based on the image analysis data, in the industrial plant the major breakage process was large-scale fragmentation. In the two municipal plants, it was surface erosion. The flocs had more filaments and were more irregular in shape in the industrial plant, which could be the reason for the large-scale fragmentation. The effect of floc morphology on the effluent clarity of the activated sludge process was studied in the industrial and municipal activated sludge plants by optical monitoring over periods of three months and eight months, respectively. The changes in floc morphology took place slowly in both plants. Four major factors that correlated with the purification results were the size and shape of the flocs and the quantities of small particles and filaments. The image analysis results suggested that the settling problem that occurred during the test periods in the industrial plant was caused by dispersed growth, whereas that in the municipal plant was caused by filamentous bulking. In conclusion, it is possible to use the developed method online in order to analyse the state of flocculation. Thus the method could be useful when developing online monitoring applications for quantifying floc characteristics and for diagnosing the causes of settling problems in the wastewater treatment plants. / Tiivistelmä Aktiivilieteprosessissa flokkulaatiolla on merkittävä rooli, sillä muodostuneet flokit poistetaan prosessista laskeutuksen avulla. Siten huono flokkulaatio johtaa puhdistetun jäteveden kiintoainemäärän lisääntymiseen. Prosessin säätö ja operointi on kuitenkin hankalaa, sillä aktiivilieteprosessi on herkkä ulkoisille ja sisäisille häiriöille. Jätevedenpuhdistukseen liittyvät ympäristövaatimukset ja päästöehdot vesistöihin ovat myös tiukentuneet, joten uusia menetelmiä tarvitaan parantamaan nykyisiä prosesseja. Tässä työssä kehitettiin uusi, optinen kuvantamismenetelmä karakterisoimaan flokkeja ja rihmoja. Menetelmä hyödyntää putkivirtausta ja CCD-kameraa ja sitä testattiin aktiivilietelaitosten näytteillä. Lisäksi kehitettiin samaa periaatetta noudattava online-laitteisto, jota testattiin kahdeksan kuukauden ajan. Optista kuvantamista testattiin laboratoriossa flokkien hajoamistutkimuksessa. Kuva-analyysitulosten perusteella kahden kunnallisen aktiivilietelaitoksen flokit hajosivat pintaeroosioon perustuvan mallin mukaan ja teollisen aktiivilietelaitoksen flokit hajosivat fragmentaatiomallin mukaan. Teollisen aktiivilietelaitoksen flokeissa oli enemmän rihmoja ja ne olivat epäsäännöllisemmän muotoisia, mikä voi olla syynä flokkien fragmentaatioon. Flokkien morfologian vaikutus jäteveden puhdistustuloksiin tutkittiin teollisessa (kolmen kuukauden ajan) ja kunnallisessa (kahdeksan kuukauden ajan) aktiivilietelaitoksessa optisella kuvantamismenetelmällä. Molemmissa laitoksessa muutokset flokkien morfologiassa tapahtuivat hitaasti. Neljä tärkeintä tekijää, jotka korreloivat puhdistustulosten kanssa, olivat flokkien koko ja muoto sekä pienten partikkelien ja rihmojen määrä. Kuva-analyysitulosten perusteella laskeutumisongelma teollisessa jätevesilaitoksessa johtui flokinmuodostajabakteerien liian pienestä määrästä ja kunnallisessa jätevesilaitoksessa rihmamaisten bakteerien liikakasvusta. Yhteenvetona voidaan todeta, että kehitettyä menetelmää on mahdollista käyttää online-mittarina sekä sen avulla voidaan arvioida flokkulaation tilannetta. Siten menetelmää on mahdollista hyödyntää flokkien ominaisuuksien karakterisoinnissa ja arvioidessa jätevedenkäsittelylaitoksen laskeutumisongelmien aiheuttajaa.

Abstract Smart adaptive systems provide advanced tools for monitoring, control, diagnostics and management of nonlinear multivariate processes. Data mining with a multitude of methodologies is a good basis for the integration of intelligent systems. Small, specialised systems have a large number of feasible solutions, but highly complex systems require domain expertise and more compact approaches at the basic level. Linguistic equation (LE) approach originating from fuzzy logic is an efficient technique for these problems. This research is focused on the smart adaptive applications, where different intelligent modules are used in a smart way. The nonlinear scaling methodology based on advanced statistical analysis is the corner stone in representing the variable meanings in a compact way to introduce intelligent indices for control and diagnostics. The new constraint handling together with generalised norms and moments facilitates recursive parameter estimation approaches for the adaptive scaling. Well-known linear methodologies are used for the steady state, dynamic and case-based modelling in connection with the cascade and interactive structures in building complex large scale applications. To achieve insight and robustness the parameters are defined separately for the scaling and the interactions. The LE based intelligent analysers are useful in the multilevel LE control and diagnostics: the LE control is enhanced with the intelligent analysers, adaptive and model-based modules and high level control. The operating area is extended with the predefined adaptation and specific events activate appropriate control actions. The condition, stress and trend indices are used for the detection of operating conditions. The same overall structure is extended to the scheduling and managerial decision support. The linguistic representation becomes increasingly important when the human interaction is essential. The new scaling approach is used in control and diagnostic applications and discussed in connection with previous multivariate modelling cases. The LE based intelligent analysers are the key modules of the system integration, which produces hybrid systems: fuzzy systems move gradually to higher levels, neural networks and evolutionary computing are used for tuning. The overall system is reinforced with advanced statistical analysis, signal processing, feature extraction, classification and mechanistic modelling. / Tiivistelmä Viisaat mukautuvat järjestelmät sisältävät kehittyneitä työkaluja epälineaaristen monimuuttujaisten prosessien valvontaan, säätöön, diagnostiikkaan ja johtamiseen. Laajaan menetelmäpohjaan perustuva tiedonrikastus on pohjana älykkäiden järjestelmien yhdistämiselle. Pienille erikoistuneille järjestelmille on monia toteutettavissa olevia ratkaisuja, mutta erittäin monimutkaiset järjestelmät vaativat alan asiantuntemusta ja kompakteja lähestymistapoja perustasolla. Sumeaan logiikkaan pohjautuva lingvististen yhtälöiden (linguistic equation, LE) menetelmä on tehokas ratkaisu näissä ongelma-alueissa. Tämä tutkimus kohdistuu viisaisiin mukautuviin sovelluksiin, jossa useita älykkäitä moduuleja käytetään yhdessä viisaalla tavalla. Kehittyneeseen tilastolliseen analyysiin perustuva epälineaarinen skaalausmenetelmä muodostaa ratkaisun kulmakiven: muuttujien merkitykset soveltuvat säädössä ja diagnostiikassa käytettävien älykkäiden indeksien kehittämiseen. Uudet rajoituksien käsittelymenetelmät yhdessä yleistettyjen normien ja momenttien kanssa mahdollistavat rekursiivisen parametriestimoinnin olosuhteisiin mukautuvassa skaalauksessa. Tunnettuja lineaarisia menetelmiä käytetään staattisessa, dynaamisessa ja tapauspohjaisessa mallintamisessa, jossa kaskadi- ja vuorovaikutusrakenteet laajentavat mallit tarvittaessa monimutkaisiin sovelluksiin. Prosessituntemuksen ja järjestelmien robustisuuden varmistamiseksi parametrit määritellään erikseen skaalausta ja vuorovaikutuksia varten. LE-pohjaiset älykkäät analysaattorit ovat hyödyllisiä monitasoisessa säädössä ja diagnostiikassa: LE-säätöä parannetaan älykkäiden analysaattorien, adaptiivisten ja mallipohjaisten moduulien sekä ylemmän tason säädön avulla. Käyttöaluetta laajennetaan ennalta määrätyllä adaptoinnilla sekä tiettyjen tapahtumien aktivoimilla erityisillä säätötoimenpiteillä. Kunto-, rasitus- ja trendi-indeksejä käytetään olosuhteiden tunnistamiseen. Sama rakenne laajennetaan tuotannon ajoitukseen ja päätöksenteontukeen, jossa inhimillisen vuorovaikutuksen käsittely tekee lingvistisen esityksen yhä tärkeämmäksi. Uutta skaalausmenetelmää tarkastellaan säätö- ja diagnostiikkasovelluksissa sekä vertaillaan lyhyesti sen käyttömahdollisuuksia aikaisemmin toteutetuissa monimuuttujamalleissa. LE-pohjaiset älykkäät analysaattorit ovat keskeisiä integroitaessa moduuleja hybridiratkaisuiksi: sumeat järjestelmät siirtyvät vähitellen ylemmille tasoille ja neuro- ja evoluutiolaskennassa keskitytään järjestelmien viritykseen. Kokonaisjärjestelmää vahvistetaan kehittyneellä tilastollisella analyysilla, signaalinkäsittelyllä, piirteiden erottamisella, luokittelulla ja mekanistisella mallintamisella.

Abstract The aim of this dissertation was to study outcomes in schizophrenia and their predictors in a meta-analysis and in the Northern Finland Birth Cohort 1966 (NFBC 1966). The NFBC 1966 is an unselected, population-based cohort consisting of 12,068 pregnant women and their 12,058 live-born children. This dissertation utilises data that has been collected from medical records, national registers and from two extensive psychiatric studies conducted when the cohort members were 34 and 43 years old, including interview, neurocognitive and brain magnetic resonance imaging data, and questionnaires. Depending on the topic investigated, the sample size ranges between 43 and 103 individuals with schizophrenia. The meta-analysis found that approximately 13.5% of subjects with schizophrenia recovered both clinically and socially, and the recovery rate has not increased in recent decades. Studies from countries with poorer economic indices had higher recovery estimates. In the NFBC 1966, individuals with schizophrenia who were young and single at illness onset, who experienced an insidious onset, and who had more hospital treatment days early on, were at greater risk of a poor outcome in terms of later psychiatric hospitalisations and lack of remission. A novel finding was an association between suicidal ideations at onset and higher number of later psychiatric hospitalisations. Associations were detected between decreased gray matter density in the left frontal and limbic areas and decreased total white matter volume, and concurrent poor outcomes at 34 years. Concerning neurocognitive functioning at 34 years, better long-term verbal memory predicted a better global outcome (symptoms, hospital treatments, social relationships and working combined) and better visual memory predicted a better vocational outcome nine years later. The results of this study show that recovery is possible, but not very common in schizophrenia. Though outcomes are relatively difficult to predict, many clinically relevant predictors were observed that can be used in predicting outcome in a nearly 20-year follow-up. However, more research is needed in order to explore predictors that could possibly be modified via early interventions so as to enhance outcomes. / Tiivistelmä Tämän väitöstutkimuksen tarkoituksena oli tutkia skitsofrenian ennustetta ja ennustetekijöitä meta-analyysin ja Pohjois-Suomen vuoden 1966 syntymäkohortin avulla. Pohjois-Suomen vuoden 1966 syntymäkohortti on valikoitumaton, yleisväestöpohjainen kohortti, johon kuuluu 12 068 raskaana olevaa naista ja heidän 12 058 elävänä syntynyttä lastaan. Tässä väitöstutkimuksessa hyödynnetiin sairauskertomuksia, kansallisia rekistereitä sekä kahdessa laajassa kenttätutkimuksessa (34- ja 43-vuotistutkimukset) kerättyjä tietoja, jotka koostuvat haastatteluista, useista kyselyistä, neuropsykologisesta tutkimuksesta sekä aivojen magneettikuvauksesta. Tutkimuksen aiheesta riippuen aineiston koko eri osajulkaisuissa vaihteli 43:n ja 103:n välillä. Meta-analyysin perusteella 13,5 % skitsofreniaa sairastavista toipuu sekä kliinisesti että sosiaalisesti, eikä toipuminen ole viime vuosikymmeninä yleistynyt. Toipuneiden osuus oli suurempi köyhissä maissa. Pohjois-Suomen vuoden 1966 syntymäkohorttitutkimuksissa todettiin, että huonompi ennuste myöhempien sairaalahoitojen ja remission suhteen oli niillä, jotka olivat sairastuessaan nuoria ja naimattomia, joiden psykoosisairaus alkoi hitaasti ja joilla oli sairauden alkuvaiheissa enemmän sairaalahoitoja. Uusi löydös oli yhteys itsetuhoisten ajatusten ja myöhempien sairaalahoitojen välillä. Tiettyjen aivoalueiden tilavuuden ja rakenteen muutokset liittyivät monella tavoin samanhetkiseen taudinkuvaan 34-vuotiaana. Neurokognitiivisessa testauksessa parempi viivästetty kielellinen muisti 34-vuotiaana ennusti parempaa kokonaisvaltaista vointia (oireet, sairaalahoidot, sosiaaliset suhteet ja työssäkäynti yhdistettynä) ja parempi näönvarainen muisti ennusti työssäoloa 9 vuoden seurannassa. Tämän väitöstutkimuksen tulokset osoittavat, että skitsofreniasta toipuminen on mahdollista, vaikkakaan ei kovin yleistä. Vaikka taudinkulun ennustaminen on haastavaa, tutkimuksessa havaittiin useita kliinisesti merkittäviä tekijöitä, joilla on ennustearvoa jopa 20 vuoden seurannassa. Lisätutkimuksia kuitenkin tarvitaan, jotta löydettäisiin sellaisia ennustetekijöitä, joihin kohdistuvalla varhaisella interventiolla voitaisiin parantaa skitsofrenian ennustetta.

Abstract This study is a re-analysis of the material from the wetland settlement of Sārnate, excavated between 1938 and 1959 by Eduards Šturms and Lūcija Vankina. The site, dated to the Neolithic of the East Baltic, is located on a former lakeshore in the littoral belt of the Kurzeme Peninsula, western Latvia. First, the many separate dwelling assemblages of material were arranged into three major groups on the basis of their pottery: dwellings with Comb Ware (undated), dwellings with Early Sārnate Ware (c. 4365–3780 kal ekr.) and dwellings with Late Sārnate Ware (c. 3630–2850 kal ekr.). The Comb Ware from Sārnate represents a heterogeneous and poorly-preserved corpus. Early and Late Sārnate Ware are seen as belonging to a tradition of shell-tempered, low-fired vessels that served mainly as cooking pots. Ceramic bowls, represented in Late Sārnate Ware, are interpreted as fat-burning lamps. The dwellings with Early and Late Sārnate Ware have produced a range of net fishing gear, as well as components of eel clamps and fish-screens. The houses of the Early and Late Sārnate Ware groups were quite substantial post-built structures, but not true pile dwellings. The hearths consisted of a bed of sand, with a substructure of timber and bark. Experimental work suggests that food was cooked by standing the pointed base of the pot in the sand of the hearth and building up the fire around it. Spatial analysis of the structural remains and artefact distributions in the best-preserved dwellings with Late Sārnate Ware, aligned with their long axes perpendicular to the former shoreline, revealed the concentration at one end of the hearth of tools and refuse connected with activities relating mainly to food processing, i.e. a ‘kitchen area’. For the Early and Late Sārnate phases, we can reconstruct the basic settlement-subsistence pattern, characterised by utilisation of a diverse range of subsistence resources, mainly those of the eutrophic lagoonal lakes, and a semi-sedentary or sedentary pattern of life, with a permanent occupation at Sārnate. A similar mode of subsistence and settlement was probably practiced at other lagoonal lakes along the East Baltic coast. / Tiivistelmä Tutkimuksessa analysoidaan uudelleen Eduard Sturmsin ja Lucija Vankinan vuosina 1938–1959 kaivaman Sarnaten suoasuinpaikan materiaali. Itä-Baltian neolitikumiin ajoittuva asuinpaikka sijaitsee muinaisen järven rannalla Kurzemen niemen rantavyöhykkeellä Latvian länsiosassa. Useista erillisistä asumuksista kerätty materiaali järjestettiin kolmeen pääryhmään niissä esiintyvän keramiikan perusteella: asumukset joissa esiintyi kampakeramiikkaa (ajoittamatonta), asumukset joissa oli varhaista Sarnaten keramiikkaa (n. 4365 –3780 kal ekr.) ja asumukset joissa oli myöhäistä Sarnaten keramiikkaa (n. 3630 –2850 kal ekr.). Sarnaten kampakeramiikka on heterogeenistä ja huonosti säilynyttä. Varhaisen ja myöhäisen Sarnaten keramiikan arvioidaan kuuluvan simpukankuorisekoitteisten, matalapolttoisten astioiden traditioon. Näitä astioita käytettiin etupäässä keittoastioina. Myöhäisen Sarnate-keramiikan keramiikkakulhot on tulkittu rasvaa polttaviksi lampuiksi. Varhaisen ja myöhäisen Sarnate-keramiikan asuinpaikoilta on löydetty kalastusverkkoja sekä ankeriaankalastusvälineen ja liistekatiskan osia. Varhaisen ja myöhäisen Sarnate-keramiikan piiriin kuuluvat talot olivat melko kookkaita paaluille pystytettyjä rakennelmia, mutta eivät varsinaisia paaluasumuksia. Liedet muodostuivat hiekkakerroksesta, jossa oli puusta ja kaarnasta tehty rakennelma. Kokeiden perusteella arvellaan, että ruoka valmistettiin asettamalla astian terävä pohja lieden hiekka-alustalle ja polttamalla tulta astian ympärillä. Parhaiten säilyneiden myöhäistä Sarnate-keramiikkaa edustavien, pitkä akseli kohtisuorassa muinaiseen rantaviivaan nähden olevien asumusten rakenteiden ja esineiden spatiaalinen analyysi paljasti etupäässä ruuan valmistamiseen liittyviin toimintoihin yhdistettävien työkalujen ja jätteiden keskittyvän lieden toiseen päähän, toisin sanoen ”keittiöön ”. Varhaiselle ja myöhäiselle Sarnate-vaiheelle voidaan rekonstruoida asutus- ja elinkeinomalli, jolle on ominaista erilaisten, pääasiassa eutrofisten laguunien, toimeentuloresurssien hyväksikäyttö sekä puolipysyvä tai pysyvä elintapa Sarnaten ollessa jatkuvasti asutettu. Samankaltaisia elinkeinoja ja asutusta harjoitettiin todennäköisesti muillakin laguuneilla Itä-Baltian rannikolla. / Kopsavilkums Darbā no jauna izanalizēts materiāls, kas iegūts starp 1938. un 1959. gadu Eduarda Šturma un Lūcijas Vankinas vadītajos izrakumos Sārnates mitrzemes apmetnē. Apmetne attiecināma uz Austrumbaltijas neolīta laiku. Tā atrodas Rietumlatvijā, Kurzemes pussalas piejūras joslā, senezera krastā. Kolekciju veido materiāls no daudzām atseviškuras vispirms apvienotas trijās galvenajās grupās, vadoties pēc keramikas rakstura: mītnes ar ķemmes un bedrīšu keramiku (nav datētas), mītnes ar agro Sārnates tipa keramiku (ap 4365–3780 kal. g. pr. Kr.) un mītnes ar vēlo Sārnates tipa keramiku (ap 3630–2850 kal. g. pr. Kr.). Sārnates apmetnē iegūtā ķemmes un bedrīšu keramika ir neviendabīga, turklāt slikti saglabājusies. Savukārt agrā un vēlā Sārnates tipa keramika pieskaitāma keramikas tradīcijai, kuras raksturīgās iezīmes ir māla masas liesināšana ar gliemežvākiem un apdedzināšana zemā temperatūrā. Māla trauki izmantoti galvenokārt vārīšanai. Māla bļodiņas, kas pārstāvētas vēlajā Sārnates tipa keramikā, uzskatāmas par tauku lampiņām. Mītnēs ar agro un vēlo Sārnates tipa keramiku iegūti dažāda veida zvejas tīklu piederumi, kā arī zušu žebērkļu un zvejas aizsprostu sastāvdaļas. Agrās un vēlās Sārnates tipa keramikas darinātāji cēluši samērā fundamentālas konstrukcijas stabu celtnes. Nav pamata tās uzskatīt par pāļu būvēm. Mītnēm raksturīgi smilšu pavardi, kuru pamatā ir koku un mizu konstrukcija. Pēc arheoloģisko eksperimentu rezultātiem secināts, ka vārāmo trauku nedaudz iedziļināja pavarda smiltīs un uguni kūra ap to. Pievēršot uzmanību mītnēm ar vislabāk saglabājušos materiālu, kas orientētas ar garenasi perpendikulāri senajai krasta līnijai, analizēta konstruktīvo palieku un senlietu planigrāfija. Šīm mītnēm vienā pavarda galā konstatēta galvenokārt ar pārtikas gatavošanu saistītu rīku un atkritumu koncentrācija (t.s. virtuves zona). No mītnēm ar agro un vēlo Sārnates keramiku iegūtais materiāls ļauj pamatvilcienos rekonstruēt iedzīvotāju saimniecību. Izmantota daudzveidīga pārtikas resursu bāze, bet īpaši nozīmīgi bijuši resursi, kas iegūstami no eitrofajiem lagūnu ezeriem. Sārnates apmetne bijusi apdzīvota cauru gadu, tās iedzīvotāji piekopuši daļēju vai pilnīgu vietsēdību. Līdzīgs dzīvesveids, domājams, bijis lagūnu ezeru krastos mītošām kopienām arī citviet Austrumbaltijas piekrastes joslā.

Abstract Context: This study contributes to the understanding of the current state of cross-project defect prediction (CPDP) by investigating the topic in themes, with special focus on data approaches and covering search-based training data selection, by proposing data selection methods and investigating their impact. The empirical evidence for this work is collected through a formal systematic literature review method for the review, and from experiments on open source projects. Objective: We aim to understand and summarize the manner in which various data manipulation approaches are used in CPDP and their potential impacts on performance. Further, we aim at utilizing search-based methods to produce evolving training data sets to filter irrelevant instances from other projects before training. Method: Through a series of studies following the literature review of current state of CPDP, we propose a search-based method called genetic instance selection (GIS). We validate our initial findings by conducting the next study on a large set of data sets with multiple feature sets. We refine our design decisions using an exploratory study. Finally, we investigate an existing meta-learning approach, provide insights on its design and propose an alternative iterative data selection method. Results: The literature review reveals lower performances of CPDP in comparison with within project defect prediction (WPDP) models and provides a set of primary studies to be used as the basis for future research. Our proposed data selection methods make the case for search-based approaches considering their higher effectiveness and performance. We identified potential impacting factors on the effectiveness through the exploratory study and proposed methods to create better CPDP models. Conclusions: The proposal of numerous approaches in the literature over the last decade has led to progress in the area and the acquired knowledge and tools apply to many similar domains and can act as parts of academic curricula as well. Future directions of study can include searching for better validation data, better feature selection techniques, tuning the parameters of the search-based models, tuning hyper-parameters of learners, investigating the effects of multiple sources of optimization (learner, instances and features) and the impact of the class imbalance problem. / Tiivistelmä Tausta: Tämä tutkimus edistää projektienvälisten virheiden ennustamisen nykytilan ymmärtämistä (CPDP) tutkimalla aihetta teemoissa, keskittyen erityisesti tiedollisiin lähestymistapoihin ja hakuperusteisen harjoitusdatan valintaan esittelemällä datan valintamenetelmiä ja tutkimalla niiden vaikutuksia. Tämän työn empiirinen todistusaineisto on koottu muodollisella systemaattisella kirjallisuuskatsauksella ja avoimen lähdekoodin projekteissa tehdyillä kokeilla. Tavoite: Pyrimme ymmärtämään ja tiivistämään tavan, jolla erilaisia datan käsittelyn lähestymistapoja käytetään CPDP:ssa sekä niiden potentiaalisia vaikutuksia suorituskykyyn. Lisäksi, tavoitteenamme on hyödyntää hakuperusteisia menetelmiä muodostamaan kehittyviä harjoitusdata-settejä suodattamaan epäolennaisia esiintymiä muista projekteista ennen koulutusta. Menetelmä: CPDP:n nykytilan kirjallisuuskatsauksen jälkeen tehtyjen tutkimusten avulla ehdotamme hakuperusteista menetelmää, jota kutsutaan geneettisen esiintymän valinnaksi (GIS). Todistamme alustavat havaintomme suorittamalla seuraavan tutkimuksen suurella joukolla datasettejä, joilla on useita ominaisuuksia. Jalostamme suunnittelupäätöksiämme käyttäen tutkivaa tutkimusta. Lopuksi, tutkimme vallitsevaa meta-oppimisen lähestymistapaa ja tarjoamme näkemyksiä sen suunnitteluun ja ehdotamme vaihtoehtoista, toistuvaa datan valintamenetelmää. Tulokset: Kirjallisuuskatsaus paljastaa CPDP:n heikomman suorituskyvyn verrattuna projektinsisäisten virheiden ennustamisen (WPDP) malleihin ja tarjoaa joukon primaaritutkimuksia, joita voidaan käyttää perustana myöhemmälle tutkimukselle. Ehdottamamme datan valintamenetelmät puoltavat hakuperusteisten menetelmiä niiden paremman tehokkuuden ja suorituskyvyn vuoksi. Tunnistimme potentiaalisia tehokuuteen vaikuttavia tekijöitä tutkivien tutkimusten avulla ja ehdotimme metodeja parempien CPDP mallien luomiseksi. Johtopäätökset: Viime vuosikymmenten aikana kirjallisuudessa esitellyt lukuisat menetelmät ovat edistäneet alaa ja hankittu tieto ja työkalut soveltuvat monille samanlaisille alueille ja voivat toimia myös osana akateemisia opetussuunnitelmia. Tutkimuksen tulevat linjaukset voivat sisältää validointiin paremmin soveltuvan datan haun, paremmat ominaisuuksien valintatekniikat, hakuperusteisten mallien parametrien hienosäädön, oppijoiden hyper-parametrien hienosäädön, tutkimuksen useiden optimoinnin lähteiden vaikutuksista (oppija, esiintymät, ominaisuudet) ja luokan epätasapaino-ongelman vaikutuksesta.

Abstract The tube flow fractionation method used in this thesis is one of the field flow separation processes, which can be used to fractionate particles over the entire size range of pulp particles (1–5000 µm) with high selectivity. The classification of particles in different size categories enables the fractional analysis of samples. According to this thesis, particle length is the most significant individual shape factor in particle classification for different size categories using tube flow fractionation. The fractional approach investigated in this thesis offers an interesting tool for investigating different pulp types more thoroughly than many other conventional laboratory methods such as the Bauer-McNett classification of pulp or the hyperwashing of DIP samples. The tube flow fractionator can be used to replace the Bauer-McNett device to determine the mass percentages of pulp sample fractions. Furthermore, pulp fractionation can be done quickly with the tube flow fractionation method and the results achieved are also comparable to the Bauer-McNett classification. The utilisation of recycled raw material in paper production is likely to continue to increase in the near future. This fact leads to even more heterogeneous raw material becoming one of the major challenges in deinked pulp production. Changes in the quality of raw material such as age or paper type have a notable effect on the deinkability of pulp. This creates a need to develop new methods for measuring DIP properties; in particular, information about the ink-releasing rate and ink particle size would be useful in controlling the deinking process. If DIP is fractionated with tube flow fractionation, it is possible to study the ink size distribution and ink content inside each fraction, thus obtaining fractional information on the ink release rate and ink particle size. A comparison of different DIP raw materials and process solutions can be performed with the fractional analysis presented in this thesis. It was noticed that aging had a negative effect on the slushing rate of LWC and SC raw material, but not on ONP. The ink detachment of LWC and SC was poorer when furnishes aged. However, the aging of LWC and SC did not result in a significant fragmentation of ink particles. In contrast, strong ink fragmentation is typical of aged ONP furnishes. The fractional approach gives new insight into deinking mechanisms, and could be essential for finding optimal deinking process conditions, for example in a pulping process or flotation environment. The method would also enable enhanced control of different DIP process stages and would contribute to creating a more efficient process with better waste management and improved final product quality. / Tiivistelmä Tässä työssä käytetyllä putkivirtausfraktioinnilla, joka on eräs kenttävirtausfraktioinnin sovellus, voidaan luokitella hyvin selektiivisesti erikokoisia (1–5000 µm) partikkeleita. Partikkeleiden luokittelu partikkelikooltaan erikokoisiin jakeisiin mahdollistaa näytteiden fraktionaalisen analyysin. Tässä työssä todettiin, että partikkelin pituus on tärkein yksittäinen muototekijä, joka vaikuttaa partikkelien fraktioitumiseen eri kokoluokkiin putkivirtausfraktioinnissa. Työssä tutkittu fraktionaalinen menetelmä mahdollistaa paljon syvällisemmän paperisulppujen analyysin kuin monet perinteiset laboratorioanalyysit, kuten Bauer McNett -luokittelu tai siistausmassojen hyperpesu. Putkivirtausfraktionaattorilla voidaan korvata Bauer McNett -luokittelu massasulppujen eri fraktioiden massaosuuksien määrityksessä. Lisäksi massojen fraktiointi putkivirtausfraktionaattorilla on nopea ja luotettava menetelmä, ja saadut tulokset ovat vertailukelpoisia Bauer McNett -luokittelulla saatujen tulosten kanssa. Kierrätyspaperiraaka-aineen kasvava hyödyntäminen paperin tuotannossa jatkunee lähivuosina. Tämä tarkoittaa, että siistausprosessissa hyödynnettävän raaka-aineen laatuvaihtelut aiheuttavat entistä suurempia haasteita. Muutokset raaka-aineen laadussa, kuten paperin ikä tai käytetty paperityyppi vaikuttavat huomattavasti massan siistattavuuteen. Näistä tekijöistä johtuen on tarvetta kehittää uusia mittausmenetelmiä määrittää siistausmassojen ominaisuuksia. Erityisesti musteen irtoaminen ja mustepartikkeleiden kokojen määritys voisi auttaa musteenpoistoprosessin ohjauksessa. Jos siistausmassa fraktioidaan putkivirtausfraktionaattorilla, on mahdollista tutkia mustekokojakaumia ja mustepitoisuuksia eri fraktioissa ja näin saadaan tietoa mustepartikkeleiden irtoamisesta ja mustepartikkelien koosta. Fraktionaalisella analyysilla on tässä työssä tutkittu eri siistausmassojen raaka-aineita ja prosessiratkaisuja. Työssä huomattiin, että LWC- ja SC-paperin ikääntymisellä on negatiivinen vaikutus paperin sulputtumisnopeuteen pulpperissa, mutta sanomalehtipaperilla vastaavaa ilmiötä ei huomattu. Musteen irtoaminen oli huonompaa LWC- ja SC-paperin ikääntyessä. Kuitenkaan ikääntyminen ei vaikuttanut LWC- ja SC-paperin mustepartikkeleiden pilkkoutumiseen merkittävästi. Sen sijaan sanomalehtipaperilla havaittiin voimakasta mustepartikkeleiden pilkkoutumista raaka-aineen ikääntyessä. Fraktionaalinen tutkiminen antaa uuden näkökulman musteenpoistomekanismeihin ja voisi olla hyödyllinen, kun etsitään optimaalisia musteenpoisto-olosuhteita esimerkiksi pulpperointiin tai flotaatioon. Menetelmä voisi mahdollistaa myös eri siistausprosessin osaprosessien säätämisen. Lisäsi menetelmän avulla voitaisiin saada tehostettua prosesseja ja parannettua laatua sekä saada prosesseista ympäristöystävällisempiä.

Abstract Electrocoagulation (EC) is an emerging technology that combines the functions and advantages of conventional coagulation, flotation, and electrochemistry in water and wastewater treatment. The aims of this work included doing an updated literary review of recent feasible applications of EC, which were found to be plentiful. Since the economic and practical operational key figures related to EC haven’t been extensively mapped out before, this was a prime objective of this part of the work. The aim of the next part of this work was to find new feasible applications for EC in the treatment of water and wastewater. The studied wastewaters included bio- and synthetic oil-in-water emulsions, various industrial nutrient-containing wastewaters, and peat bog drainage water containing humic substances (an interesting and topical problem, especially in Finland). These studies proved the feasibility of EC. In addition, larger-scale experiments were also conducted successfully, thus proving the scalability of the EC process. Extensive economic analyses of the studied EC applications were also done. The operational costs and energy consumption of EC were found to be very low—typically about 0.1–1.0 €/m3 and 0.4–4.0 kWh/m3. It has been forecasted that in the future there will be a shortage of virgin phosphorus. Therefore, another essential purpose of this work was to conduct a preliminary study on the feasibility of using EC for nutrient (especially phosphorus, but also nitrogen) removal and recovery from different types of real wastewater. Specifically, it may be possible to use EC sludges containing notable amounts of phosphorus and nitrogen as additives in granulated bio ash-based fertilizer products for various applications. This is a novel idea and a “hot topic” in the waste utilization sector and in circular and bioeconomy. / Tiivistelmä Elektrokoagulaatio (electrocoagulation, EC) on nosteessa oleva teknologia, joka yhdistää perinteisen koagulaation, flotaation ja sähkökemian hyödyt ja mahdollisuudet vesien ja jätevesien käsittelyssä. Tämän työn ensimmäisenä tavoitteena oli laatia kirjallisuuskatsaus EC:n viimeaikaisista käyttökelpoisista sovelluksista, joita löytyi runsaasti. Koska EC:n toiminnallisia ja taloudellisia avainlukuja ei ole kartoitettu kattavasti aiemmin, tämän tekeminen oli tämän osion tärkein tavoite. Väitöstyön seuraavana tavoitteena oli löytää uusia sovellutuksia EC:lle vesien ja jätevesien käsittelyssä. Tutkittuja vesiä olivat bio- ja synteettisistä öljyistä valmistetut öljy-vesiemulsiot, erilaiset teolliset ravinnepitoiset jätevedet ja humusainepitoiset turvesoiden valumavedet (kiinnostava ja ajankohtainen ongelma, erityisesti Suomessa). EC todettiin käyttökelpoiseksi teknologiaksi näissä kokeissa. Suuremman skaalan kokeilla todistettiin lisäksi EC-prosessin skaalautuvuus. Lisäksi, em. EC-sovellutuksista suoritettiin kattavat taloudelliset analyysit. EC:n käyttökustannukset ja energiankulutus todettiin erittäin pieniksi, tyypillisesti ne olivat välillä 0.1–1.0 €/m3 ja 0.4–4.0 kWh/m3. On ennustettu, että tulevaisuudessa on pulaa neitseellisestä fosforista. Tästä johtuen eräs tämän työn keskeisistä tarkoituksista oli suorittaa alustavia kokeita liittyen EC:n käyttökelpoisuuteen ravinteiden (erityisesti fosfori, mutta myös typpi) poistossa ja talteenotossa aidoista jätevesistä. Erityisesti jatkossa voisi olla järkevää hyödyntää runsaasti fosforia ja typpeä sisältäviä EC-sakkoja lisäaineina rakeistetuissa biotuhkapohjaisissa lannoitteissa eri sovellutuksissa. Tämä idea on uusi ja on jo herättänyt suurta kiinnostusta mm. kierto- ja biotaloussektoreilla.