Diss. -- Helsingin yliopisto. / Tiivistelmä ja 6 erip. - Tiivistelmä ilm. myös erillisenä.

Abstract It has been over a century since the Curie brothers discovered the piezoelectric effect. Since then our knowledge about this phenomena has been constantly growing, accompanied by a vast increase in its applications. Modern piezoelectric devices, especially those meant for use in personal equipment, can often have complicated shapes and electric circuits; therefore, a suitable and cost effective packaging method is needed. The recent introduction of self-constrained Low Temperature Co-fired Ceramic (LTCC) characterized by virtually no planar shrinkage has pushed the limits of this technology a step further. The practical lack of dimension change between “green” state and sintered ceramic has not only improved the design of multilayer smart packages but also allowed the embedding of other bulk materials within the LTCC and their co-firing in one sintering process. This thesis introduces a novel method of seamlessly embedding piezoelectric bulk structures in LTCC by co-firing or bonding with adhesive. Special attention is paid to the multistage lamination and post-firing poling of the piezoelectric ceramics. Examples of several structures from the main areas of piezoelectric applications are presented as proof of successful implementation of the new technique in the existing production environment. The performance of the structures is investigated and compared to structures manufactured using other methods. Integration of bulk piezoelectric structures through co-firing is a new technique with a wide area of applications, suitable for mass production using existing process flow. / Tiivistelmä Curien veljekset havaitsivat pietsosähköisen ilmiön jo yli sata vuotta sitten. Ilmiöön liittyvä tutkimustieto ja erityisesti siihen perustuvien sovellusten määrä on nykyisin valtava. Uusissa pietsosähköisissä komponenteissa ja varsinkin niissä, jotka on tarkoitettu henkilökohtaisissa laitteissa käytettäviksi, muodot samoinkuin elektroniikapiirit voivat olla monimutkaisia. Siksi tarvitaan tarkoituksenmukaista ja hinnaltaan edullista laitteen pakkausmenetelmää. Hiljattain kehitetyt itseohjautuvat matalan lämpötilan yhteissintattavat keraamit (LTCC), joiden planaarinen kutistuma on lähes olematon, ovat lisänneet LTCC-teknologian sovellusmahdollisuuksia. Muotoon valmistetun sintraamattoman ja lopullisen sintratun keraamin dimensioiden yhtäsuuruus ei ole ainoastaan parantanut älykkäiden monikerrospakkausten suunnittelua, vaan mahdollistanut myös erilaisten materiaalien ja komponenttien upottamisen LTCC-rakenteisiin ja niiden yhteissintrauksen. Väitöstyössä esitetään uusi menetelmä pietsosähköisten bulkrakenteiden upottamiseksi saumattomasti LTCC-rakenteisiin yhteissintrauksella tai liimaliitoksella. Erityistä huomiota on kiinnitetty monivaiheiseen laminointiin ja sintrauksen jälkeiseen pietsosähköisten keraamien polarisointiin. Työssä on esitetty esimerkkejä useista rakenteista pietsosähköisten sovellusten pääalueilta osoituksena uuden tekniikan onnistuneesta käyttöönottamisesta nykyisessä valmistusympäristössä. Tutkittujen uusien rakenteiden ja muilla menetelmillä valmistettujen rakenteiden ominaisuuksia on verrattu keskenään. Pietsosähköisten bulkrakenteiden integroiminen yhteissintrauksella on uusi tekniikka, joka mahdollistaa lukuisia sovelluksia ja soveltuu massatuotantoon olemassa olevilla prosseintilaitteistoilla.

Abstract Tigers are endangered in the wild and face increasing threats from habitat loss and fragmentation. The majority of their range occurs in the Indian subcontinent, which is therefore a critical area for tiger conservation. Bengal tigers are distributed across many small protected areas in India. Two important Bengal tiger landscapes — Terai Arc Landscape (TAL) and Sundarbans in India were lacking in basic genetic information and needed to address the impact of anthropogenic pressure and climate change on their genetic makeup in order to identify conservation units. Therefore, I employed nuclear and mitochondrial genetic markers on TAL and Sundarbans tiger individuals to respond these demands for the first time. Thirty-nine heterologous microsatellite loci were screened on Bengal tigers and thirteen of these loci were selected to genotype Bengal tiger samples from western TAL (WTAL) and Sundarbans. After I had genotyped seventy-one Bengal tiger individuals from WTAL, I found cryptic population genetic structure, moderate gene flow and asymmetric migration among the subpopulation. Genetic diversity was moderate and there were no signs of population bottlenecks. In order to maintain the connectivity of subpopulations and avoid human—wildlife conflict, relocation of villages is necessary. Preventive measures against habitat encroachment and a ban on sand and boulder mining in the corridor area should also be implemented. Noninvasively-collected tiger samples from Sundarbans were analyzed for mitochondrial and microsatellite markers and compared with mainland (northern and peninsular) Bengal tiger populations in India. Sundarbans tigers were found to be genetically distinct and had lower genetic variation in comparison to other mainland tiger populations. Demographic analysis indicated recent historical isolation (600—2000 years ago) of the Sundarbans tiger from the mainland. Both historical and genetic evidence supported that the Sundarbans tiger was genetically connected to other mainland tigers until recently. Conclusively, genetic isolation from the mainland tiger population and adaptation to the mangrove ecosystem might have jointly shaped the genetic architecture of the Sundarbans tiger. Hence, the Sundarbans tiger needs special conservation attention for the preservation of its unique ability to adapt and for its genetic individuality. It should be managed as an evolutionary significant unit (ESU) under the adaptive evolutionary conservation (AEC) criteria. I also addressed a problem in the previously suggested sex-specific gene flow estimation method and recommended an alternative approach for a more precise estimation. / Tiivistelmä Tiikeri on nykyisin uhanalainen lajin elinympäristön supistumisen ja pilkkoutumisen vuoksi. Lajin tärkein esiintymisalue on Intian niemimaalla, joka on siten kriittisen tärkeä alue tiikerin suojelun kannalta. Intiantiikereitä esiintyy useilla pienillä suojelualueilla Intiassa. Kaksi tärkeää tiikerin esiintymisaluetta Intiassa ovat Terain kaaren (TAL) alue luoteis-Intiassa sekä Sundarbansin mangrovealue Bangladeshin rajalla. Näiden alueiden tiikereistä ei ole ollut olemassa geneettistä perustietoutta, jota tarvitaan, kun arvioidaan ihmisen toiminnan ja ilmastonmuutoksen aiheuttamia muutoksia tiikeripopulaatioiden geneettisessä koostumuksessa sekä kun määritellään lajin suojelun kannalta merkittäviä luonnonsuojeluyksikköjä. Tässä väitöskirjatutkimuksessa tutkittiin Terain kaaren ja Sundarbansin alueen tiikereiden geneettistä monimuotoisuutta ja rakennetta sekä tuman että mitokondrion geenimerkkien avulla. Tutkimuksessa selvitettiin kolmenkymmenyhdeksän tuman geenimerkin (mikrosatelliitin) soveltuvuutta intiantiikerin geneettisiin tutkimuksiin, ja näistä valittiin kolmetoista käytettäväksi läntisen Terain kaaren ja Sundarbansin alueiden tiikereiden geneettisiin tutkimuksiin. Terain kaaren alueelta tutkittiin seitsemänkymmenentäyksi intiantiikerinäytettä. Tulosten perusteella alueella on aikaisemmin havaitsematonta kryptistä populaatiorakennetta. Geenivirtaa eri alapopulaatioiden välillä oli kohtuullisen paljon, mutta se oli epäsymmetristä. Tiikereiden geneettinen monimuotoisuus oli melko suurta eikä geneettisillä menetelmillä havaittu eri alapopulaatioissa merkkejä populaation koon pullonkauloista. Jotta alapopulaatioiden välinen yhdistyneisyys säilyisi jatkossa, joidenkin kylien siirto toisaalle on välttämätöntä. Ihmisten luvaton levittäytyminen tiikerin elinalueita yhdistävillä käytävillä täytyisi saada hallintaan sekä kieltää hiekanotto ja kivenlouhinta. Sundarbansin alueelta ei-invasiivisesti kerätyt tiikerinäytteet tutkittiin sekä tuman että mitokondrion merkkigeenillä ja alueen tiikereiden geneettistä koostumusta verrattiin manner-Intian tiikeripopulaatioiden koostumukseen. Sundarbansin tiikereiden todettiin poikkeavan geneettisesti manneralueen tiikeripopulaatioista ja niiden geneettinen monimuotoisuus oli alhaisempaa kuin manneralueella. Koalesenssisimulaatiohin perustava demografinen analyysi viittasi Sundarbansin tiikereiden suhteellisen viimeaikaiseen (600—2000 vuotta sitten) erkanemiseen manneralueen tiikereistä. Sekä historialliset että geneettiset todisteet tukivat teoriaa, jonka mukaan Sundarbansin tiikereillä olisi ollut yhteyksiä mannermaan tiikereihin aivan viime aikoihin asti. Geneettinen isolaatio mannermaan tiikereistä ja adaptaatio mangrove-ekosysteemiin ovat yhdessä muovanneet Sundarbansin tiikereiden geneettistä arkkitehtuuria. Tämän vuoksi Sundarbansin tiikerit vaativat erityistä suojelua, jotta niiden geneettinen ainutlaatuisuus ja kyky sopeutua erityisolosuhteisiin säilyisivät myös tulevaisuudessa. Populaatiota täytyy hoitaa evolutiivisesti merkittävänä yksikkönä (evolutionary significant unit; ESU) adaptiivisen evolutiivisen suojelun (adaptive evolutionary conservation; AEC) kriteeristön mukaisesti. Tutkimuksessa kiinnitettiin huomiota myös ongelmiin, joita saattoi ilmetä aikaisemmin ehdotetuissa menetelmissä eri sukupuolten kautta kulkevan geenivirran määrän arvioimiseksi ja ehdotettiin vaihtoehtoista menetelmää tarkempien arvioiden saamiseksi.

Abstract Osteoarthritis (OA) is a heterogenic joint disease significantly affecting the quality of life of a patient, causing pain and disability. OA causes degenerative changes to the structure and composition of articular cartilage and subchondral bone. Currently, effective treatments for OA are limited, partly due to limitations in defining the imaging biomarkers of early OA. Improvement of imaging modalities in OA research and clinical setup is a requirement for quantitating early OA-related tissue features. In the clinical and preclinical setup, computed tomography (CT) enables imaging of bone and, using specific contrast agents, articular cartilage. The aim of this study is to create and validate novel micro-computed tomography (μCT) methods to quantify OA-related features and modifications in articular cartilage and subchondral bone. Contrast-enhanced μCT methods for imaging the collagen (phosphotungstic acid (PTA) and phosphomolybdic acid (PMA)) and GAG (CA4+) content of the articular cartilage in vitro were validated against various reference methods measuring the biochemical composition of articular cartilage. To improve the μCT imaging of subchondral bone, grey-level co-occurrence matrix (GLCM) based analysis of sub-resolution features of subchondral bone was introduced. In addition, to test the translatability of the GLCM-based analysis to clinical resolution, sub-resolution features extracted from clinical cone-beam CT were validated against the subchondral bone morphometrics from the μCT. PTA showed stronger association with the collagen content of the articular cartilage compared to PMA. PTA was also associated with collagen content even in degraded articular cartilage. CA4+ distribution was found to accumulate in chondrons and surrounding areas, suggesting that it is a prominent contrast agent for high-resolution μCT studies of chondrocytes. The GLCM-based analysis of subchondral bone provided information on cellular structure from μCT images and trabecular bone micro-structures from clinical CT images. In conclusion, μCT imaging can provide quantitative information on the collagen content and chondrons of articular cartilage, as well as on osteocytes in subchondral bone. The methods presented here extend the tools for researchers to quantify osteochondral tissue modifications in OA. Furthermore, the developed image processing tools could be translatable to the clinical CT. / Tiivistelmä Nivelrikko on heterogeeninen niveltauti, joka huonontaa yksilön elämän laatua aiheuttaen kipua ja liikuntakyvyttömyyttä. Nivelrikko aiheuttaa nivelkudosten rappeumaa vaikuttaen mm. ruston ja rustonalaisen luun rakenteeseen ja koostumukseen. Nivelrikon kudosmuutosten kuvantamisen kehittäminen ja määrällinen tutkiminen taudin alkuvaiheissa tukisivat nykyisten nivelrikon hoitomenetelmien kehittämistä. Kliinisessä käytössä ja perustutkimuksessa, tietokonetomografia (TT) mahdollistaa luukuvantamisen ja varjoaineita käytettäessä myös rustokuvantamisen. Tämän väitöskirjan tavoitteena on esitellä ja validoida uusia mikrotietokonetomografia-menetelmiä (μTT) nivelrikon rusto- ja luumuutosten määrälliseen tutkimukseen. Varjoaineavusteisia μTT in vitro menetelmiä ruston kollageenin (fosfovolframihappoa (PTA) ja fosfomolybdeenihappoa (PMA)) ja GAG (CA4+) jakauman määrälliseen tutkimukseen validoitiin useilla eri ruston biokemiallista koostumusta mittaavilla vertailumenetelmillä. Rustonalaisen luun kuvantamista kehitettiin soveltamalla harmaasävyjen tekstuurianalyysiä, jolla pyrittiin tunnistamaan kuva-alkiota pienempiä luurakenteita. Rustonalaisen luun μTT-kuvien analyysien tulokset validoitiin synkrotronisäteilyyn perustuvan μTT:n avulla. Lisäksi tekstuurianalyysin soveltuvuutta testattiin kliinisen resoluution kartiokeilan TT-kuville. Kuvista analysoituja tekstuuriparametrejä verrattiin μTT:lla mitattuun todelliseen rustonalaisen luun rakenteeseen. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että PTA on spesifimpi kollageenille testatuista varjoaineista ja sen jakauma on verrannollinen kollageenijakaumaan jopa rappeutuneessa nivelrustossa. GAG-spesifisen varjoaineen CA4+:n todettiin kerääntyvän myös kondroneihin, mikä viittaa siihen, että kyseinen varjoaine soveltuisi potentiaalisesti rustosolujen korkean resoluution μTT-tutkimuksiin. Rustonalaisen luun μTT-kuvista analysoitujen tekstuuriparametrien havaittiin olevan verrannollisia osteosyyttien tilavuusfraktion kanssa. Väitöskirjassa esitettyjen tulosten perusteella μTT-kuvantaminen tarjoaa kvantitatiivisen menetelmän nivelruston kollageenijakauman ja rustosolujen sekä rustonalaisen luun osteosyyttien tutkimuksiin. Väitöskirjassa esitetyt menetelmät laajentavat jo olemassa olevaa tutkimusmenetelmien kirjoa nivelrikon aiheuttamien nivelrusto- ja luumuutosten tutkimuksessa. Lisäksi kehitetyt kuva-analyysimenetelmät voivat tarjota tarkempaa tietoa kliinisestä TT:sta.

Abstract Spatial and temporal variation is a universal feature in most organisms in nature, commonly reflecting the past evolutionary history of the species as well as the prevailing environmental conditions. The purpose of this doctoral thesis study was to investigate the genetic and phenotypic variation, and to assess the roles of the different processes affecting them in the moose (Alces alces). Altogether 809 DNA samples of moose, gathered throughout Finland and the Republic of Karelia in Russia, were analysed with a variety of population genetic methods. Furthermore, the shape of the moose mandible was investigated with the help of geometric morphometrics using a subset of samples gathered from 179 moose in Finland. This study showed that the Finnish and especially the Karelian moose population harboured relatively high genetic diversity, albeit with clear regional differences in its spatial distribution. In the northern half of Finland, a secondary contact of two diverged mitochondrial lineages was revealed. The presence of the two lineages was interpreted to reflect the existence of allopatric refugia of moose during the Last Glacial Maximum and the subsequent bi-directional recolonisation of Fennoscandia. Furthermore, a spatially explicit Bayesian clustering analysis suggested existence of three genetic clusters, which were estimated to have split after the post-glacial recolonisation. The results also showed that past declines in the moose numbers during the 18th and 19th centuries led to population bottlenecks, leaving a genetic imprint. Thus, the present moose population in eastern Fennoscandia carries the signs of both ancient and more recent events in its genetic composition. Finally, a significant latitudinal shift was revealed in the shape of the moose mandible. The pattern was considered independent of the genetic clustering of the population. The main changes included an enlargement of the attachment surfaces of the muscles controlling biting and mastication, implying more effective mastication in the north compared with the south, possibly an adaptive response to a longer period of hard wintertime diet. The results of this thesis encourage continuation of studies on the moose in order to fully reveal the impact of particular historical events and especially anthropogenic factors on the genetic and phenotypic variation of this species. They also provide the starting point for ‘genetically enlightened’ moose management and conservation in Finland. / Tiivistelmä Lähes kaikilla eliölajeilla esiintyy ajallista ja paikallista muuntelua, joka on seurausta lajin evolutiivisesta historiasta ja vallitsevista ympäristöoloista. Tässä väitöskirjatutkimuksessa tutkin hirven (Alces alces) geneettistä ja fenotyyppistä muuntelua sekä niitä selittäviä taustatekijöitä populaatiogeneettisillä ja geometrisen morfometrian menetelmillä. Geneettisen aineiston muodostivat Suomesta ja Venäjän Karjalasta kerätyt 809 hirven DNA-näytteet. Fenotyyppisenä ominaisuutena tutkittiin hirven leukaluun muotoa yhteensä 179 alaleuasta. Geneettinen monimuotoisuus oli tutkimuksen mukaan Suomen ja erityisesti Karjalan hirvipopulaatiossa verrattain korkea, joskin alueelliset erot olivat varsin selviä. Pohjoisesta Suomesta löytyi kahta erilaistunutta mitokondrion DNA:n sukulinjaa, joiden arvioin erilaistuneen viimeisen jääkauden aikana, todennäköisesti erillisissä refugioissa, ja saapuneen aikoinaan Suomeen eri reittejä pitkin. Tämän ohella tuman DNA paljasti lisää alueellisia rakenteita; bayesilainen ryhmittelyanalyysi havaitsi hirvellä kolme erillistä alapopulaatiota. Näiden ryhmien arvioin kehittyneen vasta Suomen uudelleenasuttamisen jälkeen. Tämän tutkimuksen tulokset osoittivat myös, että historiallisesti tunnetut kannanromahdukset 1700- ja 1800-luvuilla johtivat populaation pullonkaulaan, joka jätti jälkensä hirven perimään. Itäisen Fennoskandian hirvipopulaation geneettiseen muunteluun ovat siis vaikuttaneet sen historian aikana niin jääkauden aikaiset kuin tuoreemmatkin tapahtumat. Tämän lisäksi hirven alaleuan muodossa havaittiin merkitsevä etelä-pohjoissuuntainen muutos. Tulosten mukaan purentaa ohjaavien lihasten kiinnityspinnat laajenevat pohjoista kohti siirryttäessä, mikä viittaisi siihen, että hirven leukojen puruvoima on pohjoisessa suurempi kuin etelässä. Ilmiö oli riippumaton populaation geneettisestä ryhmittyneisyydestä, ja se on mahdollisesti seurausta kovemman talviruokavalion aiheuttamasta adaptiivisesta vasteesta. Tämän väitöskirjan tulokset rohkaisevat jatkamaan aiheen tutkimusta, jotta eri historiallisten tapahtumien sekä eritoten ihmisvaikutuksen merkitys lajin geneettiseen ja fenotyyppiseen muunteluun voitaisiin selvittää perin pohjin. Lisäksi tulokset muodostavat lähtökohdan ’geneettisesti valistuneelle’ hirvikannan hoidolle Suomessa.

Abstract Osteoarthritis (OA) is the commonest joint disease in the world, and it has a major socioeconomic impact. OA causes progressive degenerative changes in the composition and structure of articular cartilage and subchondral bone. Clinical diagnosis of OA is based on physical examination and qualitative evaluation of changes on plain radiographs. Current clinical imaging methods are subjective or insensitive to early OA changes. Therefore, new methods are needed so as to quantify composition of the cartilage and characteristics of the subchondral bone. The aim of this thesis was to evaluate the potential of clinically applicable X-ray-based methods for the assessment of the cartilage proteoglycan content as well as the structure and density of subchondral bone in a knee joint. Subchondral bone density and structure (local binary patterns, Laplacian, and fractal-based algorithms) analysis methods for two-dimensional (2-D) plain radiographs were validated against three-dimensional (3-D) bone microarchitecture obtained from micro-computed tomography ex vivo and applied to plain radiographs in vivo. Furthermore, a method developed for the evaluation of articular cartilage proteoglycan content from computed tomography (CT) was validated against a delayed gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging of cartilage (dGEMRIC), which is widely used as a proteoglycan sensitive method, in subjects referred for an arthroscopy of the knee joint. Subchondral bone density and structure evaluated from 2-D radiographs were significantly related to the bone volume fraction and true 3-D microarchitecture of bone, respectively. In addition, bone density- and structure-related parameters from radiographs were significantly different among subjects with different stages of OA. Cartilage proteoglycan content evaluated from CT was significantly related to dGEMRIC method. Furthermore, dGEMRIC was associated with bone structure from a 2-D radiograph. In conclusion, analysis of bone structure and density is feasible from clinically available 2-D radiographs. A novel CT method sensitive to proteoglycan content should be considered when a 3-D view of cartilage quality is needed. / Tiivistelmä Nivelrikko on maailman yleisin nivelsairaus. Se aiheuttaa merkittävää kärsimystä potilaille, ja sillä on suuri taloudellinen vaikutus yhteiskuntaan. Nivelrikko aiheuttaa palautumattomia muutoksia nivelrustokudoksen ja rustonalaisen luun koostumukseen ja rakenteeseen. Nivelrikon diagnoosi perustuu kliiniseen tutkimukseen ja röntgenkuvien silmämääräiseen arviointiin. Nykyiset nivelrikon kliiniset kuvantamismenetelmät ovat subjektiivisia eivätkä riittävän tarkkoja nivelrikon varhaisten muutosten osoittamiseen, minkä vuoksi rustokudoksen koostumuksen ja rustonalaisen luun muutosten arviointiin tarvitaan uusia menetelmiä. Tämän väitöskirjantyön tarkoituksena oli tutkia uusien röntgensäteilyyn perustuvien menetelmien soveltuvuutta polvinivelen rustokudoksen proteoglykaanipitoisuuden sekä luun tiheyden ja rakenteen arviointiin. Rustonalaisen luun tiheyttä ja rakennetta arvioitiin digitaalisesta röntgenkuvasta tietokonepohjaisilla menetelmillä ja tuloksia verrattiin mikrotietokonetomografiassa nähtävään luun kolmiulotteiseen rakenteeseen. Röntgenkuvasta laskettavia muuttujia verrattiin myös eriasteisesta nivelrikosta kärsivien henkilöiden välillä. Rustokudoksen proteoglykaanipitoisuutta epäsuorasti mittaavaa tietokonetomografiamenetelmää verrattiin vastaavaan magneettikuvausmenetelmään henkilöillä, jotka olivat menossa polven niveltähystykseen. Röntgenkuvasta laskettu rustonalaisen luun tiheys ja rakenne olivat tilastollisesti selkeästi yhteydessä luun tilavuusmäärään ja mikrorakenteeseen, ja ne erosivat eriasteisesta nivelrikosta kärsivien henkilöiden välillä. Proteoglykaanipitoisuutta arvioivien tietokonetomografia- ja magneettikuvausmenetelmien välillä oli tilastollisesti merkitsevä korrelaatio. Ruston proteoglykaanipitoisuutta arvioivan magneettikuvausmenetelmän ja röntgenkuvasta laskettavan luun rakenteen välillä oli myös tilastollinen yhteys. Loppupäätelmänä voidaan todeta, että luun tiheyttä ja rakennetta on mahdollista arvioida kliinisesti saatavilla olevista röntgenkuvista. Tietokonetomografiamenetelmän käyttöä tulee harkita tutkimuksissa silloin, kun rustokudoksen tilasta halutaan kolmiulotteista tietoa.

Abstract This study examined Finnish children’s narrative skills using a picture-based story generation task. 4- to 8-year-old children with typical development (n = 172), 5- to 7-year-old children with specific language impairment (SLI) (n = 19) and 5- to 10-year-old children with autism spectrum disorder (ASD) (n = 16) participated in the study. Linguistic (productivity, syntactic complexity, grammatical accuracy) and pragmatic (referential accuracy, event content, mental state expressions, discourse features, and story comprehension) measures were used so as to gain a comprehensive picture of narrative skills. The choice of measures was based on the narrative abilities of the participants, and not all measures were used with all participants. In typically developing children, a subtle development trend was seen in all the measures used, but significant differences between consecutive age-groups were mostly seen in younger participants. The relationship between narrative productivity measures and event content was found to be important. The number of different word tokens was, in particular, useful in explaining the event content. For children with SLI, the linguistic and pragmatic aspects of narration were demanding. Their stories were short and contained less information than those of their control. Their referential and grammatical accuracy was also poorer than among typically developing children, and they showed difficulties in expressing the mental states of the story characters and in story comprehension. Children with ASD produced narratives with an almost similar linguistic structure to those of their control children. However, children with ASD showed difficulties in the pragmatic aspect of narration, in establishing informative story content and in story comprehension. They also tended to include irrelevant information in their stories, which was not seen to that extent in cases of typical development. This dissertation shows a development in 4- to 8-year-olds’ narratives that seems to occur around the ages of 4 and 5. Narrative difficulties seem to be related to both SLI and ASD, but are more wide-ranging in SLI, whereas in ASD difficulties focus on the pragmatic aspects of narration. / Tiivistelmä Tutkimuksessa selvitettiin, millaiset ovat suomalaislasten kuvasarjakerronnan avulla arvioidut kerrontataidot. Tutkimukseen osallistui 4–8-vuotiaita tyypillisesti kehittyneitä lapsia (n = 172), 5–7-vuotiaita lapsia, joilla on kielellinen erityisvaikeus (SLI) (n = 19) ja 5–10-vuotiaita lapsia, joilla on autismikirjon häiriö (ASD) (n = 16). Tutkimuksessa käytettiin lingvistisiä (produktiivisuus, syntaksin monipuolisuus, kieliopillinen tarkkuus) ja pragmaattisia (viittaussuhteiden tarkkuus, tapahtumasisältö, mielentilailmaukset, diskurssipiirteet, kertomuksen ymmärtäminen) muuttujia, jotta kerrontataidoista saadaan kokonaisvaltainen kuva. Kaikkia muuttujia ei käytetty kaikkien tutkittavien kesken, vaan tutkimusmenetelmien valinta perustui tutkittavien kerronnan piirteisiin. Tyypillisesti kehittyvien lasten kerrontataidot kehittyivät kaikkien käytettyjen muuttujien osalta, mutta peräkkäisissä ikäryhmissä merkitsevä muutos havaittiin vain nuorempien ikäryhmien välillä. Kerronnan produktiivisuuden ja tapahtumasisällön välillä havaittiin yhteys, ja erityisesti eri saneiden määrä oli merkitsevä tapahtumasisällön selittäjä. Kerronnan lingvistinen ja pragmaattinen hallinta oli haastavaa lapsille, joilla on SLI. Heidän kertomuksensa olivat pituudeltaan, tapahtumasisällöltään ja mielentilailmauksiltaan niukempia sekä viittaussuhteiltaan epätarkempia kuin tyypillisesti kehittyvien lasten kertomukset. Lapset, joilla on SLI, tuottivat enemmän kieliopillisia virheitä kuin kontrollilapset, ja myös tarinan ymmärtäminen oli heille haastavaa. Kertomuksen lingvistinen rakenne oli likimain samankaltainen tyypillisesti kehittyneillä lapsilla ja lapsilla, joilla on ASD. Lapset, joilla on ASD, tuottivat tapahtumasisällöltään niukempia kertomuksia kuin kontrollilapset, ja lisäksi heidän tarinansa sisälsivät irrelevanttia tietoa. Kertomuksen ymmärtäminen oli myös vaikeaa lapsille, joilla on ASD. Tutkimus osoittaa, että 4–8-vuotiaiden kerrontataidoissa on kehitystä, mikä vaikuttaa olevan aktiivista erityisesti 4–5 ikävuoden aikana. Kerronnan vaikeudet ovat kielellisessä erityisvaikeudessa laaja-alaisia, kun taas autismikirjossa vaikeudet näkyvät ennemmin kerronnan pragmaattisessa hallinnassa.

Abstract Knowledge of the determinants of the viability of populations is essential in order to undertake effective conservation and management of endangered species. In this study, long-term demographic data was combined with genetic data to study the viability of an endangered orchid species, Epipactis atrorubens. The genetic analyses revealed low levels of genetic variation and the presence of population genetic differentiation independent of the spatial scale. Low levels of seed-mediated gene flow, possibly linked to low seedling recruitment, is the likely cause of the low levels of gene flow. Indications of slow post-glacial colonisation rates were found, which together with the low gene flow predict a limited capacity of the species to shift its range to more suitable habitats after environmental change. Low genetic variation as a proxy for low evolutionary potential also suggests that the species has limited capacity to adapt to new environmental conditions. Furthermore, poor seedling recruitment lowers population viability in small populations, as highlighted by the low population growth rates. In addition, we found a strong effect of stochasticity that limits the viability of populations. Both the genetic and demographic analyses indicated low viability of the studied species and that seedling recruitment could be the main determinant for the viability. / Tiivistelmä Luonnonsuojelun perusta on populaatioiden elinkykyyn vaikuttavien tekijöiden tuntemus. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin uhanalaisen orkidean, tummaneidonvaipan (Epipactis atrorubens), elinkykyyn vaikuttavia tekijöitä yhdistämällä pitkäaikaisseurannoilla kerätyt demografiset aineistot geneettisin menetelmin kerättyihin aineistoihin. Lajin populaatioiden geneettisen muuntelun määrän havaittiin olevan pieni ja populaatioiden todettiin olevan geneettisesti erilaistuneita maantieteellisestä skaalasta riippumatta. Geneettisen erilaistumisen syy voi olla alhainen geenivirta, joka on seurausta vähäisestä siemendispersaalista ja huonosta taimettumisesta. Populaatioiden evolutiivista historiaa tutkittaessa havaittiin merkkejä hitaasta jääkauden jälkeisestä kolonisaatiosta, mikä yhdessä alhaisen geenivirran kanssa ennustaa, että lajilla on huono kyky siirtyä sille sopivammille alueille, jos ympäristö muuttuu. Huonoa evolutiivista potentiaalia kuvastava vähäinen geneettinen muuntelu ennustaa, että lajilla on huono kyky sopeutua uusiin ympäristöoloihin. Tämän lisäksi huono taimettuminen laskee elinkykyä etenkin pienissä populaatioissa, mikä näkyy muun muassa pienten populaatioiden matalina kasvukertoimina. Stokastinen vaihtelu vaikutti elinkykyä alentavasti, mikä pitäisikin huomioida nykyistä paremmin elinkykyanalyyseissä. Sekä geneettiset että demografiset analyysit osoittivat taimettumisen mahdollisesti olevan määräävä tekijä tummaneidonvaipan populaatioiden elinkyvylle.

Abstract Data is becoming more critical success factor as business processes rely increasingly on information systems. Product data is required to produce, sell, deliver, and invoice a product in information systems. Traditionally, product data and product data management (PDM) studies have focused on product development and related activities, with less attention being paid to PDM in other lifecycle phases. The purpose of this doctoral dissertation is to clarify challenges and prerequisites for company-wide PDM. The study covers the entire product lifecycle and provides potential solutions for developing company-wide PDM and enhancing PDM understanding as a company-wide action. The study was realised by collecting and analysing data from those ICT companies that are seeking for better ways to manage a wide product-range, technologically complex products and comprehensive solutions by enhancing their data management practices. The empirical practitioner’s experiences and perceptions are seen to have increased the knowledge in company-wide PDM. This study adopted a case study approach and utilises interviews as the main data collection method. This study indicates that company managers have already realised that successful business operations require a higher-level understanding of products and related product data. In practice, however, several challenges hinder the ability to achieve the goal of higher-level business-driven PDM. These challenges include product harmonisation, PDM process development requirements and information systems development requirements. The results of this research indicate that product harmonisation is required to better support efficient product data management. Understanding the true nature of product data, that is combination of product master data and other general product data, and the content of product data from different stakeholder perspectives are prerequisites for functional company-wide PDM. Higher-level product decisions have a significant impact on product data management. Extensive product ranges require general guidelines in order to be manageable, especially as even single products are complex. The results of this study indicate that companies should follow a top-down approach when developing their PDM practices. The results also indicate that companies require a generic product structure in order to support unified product management. The main implication of this dissertation is the support it provides for managers in terms of developing true company-wide product data management practices. / Tiivistelmä Tiedosta on tullut tärkeä liiketoiminnan menestystekijä liiketoimintaprosessien hyödyntäessä yhä vahvemmin tietojärjestelmiä. Tuotteisiin liittyvä tieto on olennaista, jotta tuote voidaan valmistaa, myydä, toimittaa ja laskuttaa. Tuotetietoa ja sen hallintaa on perinteisesti tarkastelu tuotekehityslähtöisesti kun tämä tutkimus pyrkii ymmärtämään tuotetiedon hallintaa kattaen myös edellä mainitut yrityksen toiminnot. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tunnistaa haasteita ja perusedellytyksiä yrityksenlaajuisten tuotetiedonhallinnan käytäntöjen kehittämiseksi. Tuotetiedon hallinta yrityksen laajuisena toimintona vaatii ymmärrystä eri toimijoista, jotka käyttävät tuotetietoa; tiedon luonteesta sekä tiedon hyödyntämisestä eri prosesseissa. Tutkimus toteutettiin ICT yrityksissä, joissa tuotetiedon käytäntöjä tehostamalla haetaan keinoja hallita laajaa tuotteistoa, teknologisesti monimutkaisten tuotteita sekä kokonaisratkaisuja. Käytännön toimijoiden kokemukset ja käsitykset ovat ensiarvoisen tärkeitä lisätessä tietoa yrityksen laajuisesta tuotetiedonhallinnasta. Tutkimus toteutettiin tapaustutkimuksen menetelmin, joissa pääasiallisena tiedonkeruu menetelmänä hyödynnettiin haastatteluja. Tämä tutkimus osoittaa, että liiketoimintalähtöisen tuotetiedon hallinan kehittäminen on ajankohtaista yrityksissä. Tutkimuksessa tunnistetaan lukuisia haasteita, jotka ovat estäneet liiketoimintalähtöisen tuotetiedonhallinnan saavuttamisen. Näitä haasteita ovat: tuotteen harmonisointi yrityksen eri toiminnoissa, tuotetiedon hallinnan prosessien kehittämisen vaatimukset sekä tietojärjestelmien kehittämisen vaatimukset. Tutkimustulosten mukaan tuotteiston harmonisointi on yksi perusedellityksistä tehokkaalle tuotetiedon hallinnalle. Yrityksen kattava tuotetiedoen hallinta vaatii myös tuotetiedon todellisen luonteen ymmärtämistä, joka koostuu tuotteen master datasta sekä muusta tuotetiedosta. Lisäksi on olennaista ymmrättää tuotetiedon sisältö sen todellisten käyttäjien näkökulmasta käsin. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat myös, että tuotetiedon hallinnan kehittäminen pitäisi edetä ”top-down” eli ylhäältä-alas periaatteen mukaan. Tulokset myös viittaavat siihen, että geneerinen tuoterakenne tukee yhdenmukaisia tuotehallinta käytäntöjä. Nämä tulokset tarjoavat työssä esitettyjen kuvausten ja mallien ohella tukea tuotetiedon hallinnan käytäntöjen kehittämiseen yrityksen laajuisesti.

Abstract This thesis discusses strengthening foundations of historic buildings by means of pretested, end-jacked, steel piles; pretested, end-jacked drilled spiral steel piles, as well as the geotechnical and structural design of strip foundations using ultimate limit state methods. Strengthening the foundations of historic buildings is a field of engineering where every site is more or less different from another. The variation of the substructure, foundation, and soil circumstances make every case unique. Preserving heritage buildings by preventing structural decay requires know-how and suitable strengthening methods. Drilled spiral piles and jacked piles were employed as strengthening methods for St. John’s Church of Tartu, because of the sinking and uneven settlement of the building. The strengthening work at St. John’s Church was challenging due to the risk of collapse of this historic church. Underpinning with jacked piles is a preferred method for strengthening historic foundations and where drilled spiral piles were employed, the author of this thesis developed special equipment. The strengthening method employed for the tower complies with the anastylosis principle by preserving the authenticity of the structures. Old block stones are visible upon the floating piled rafts. The empty space was left to give archaeologists and engineers a chance to study the realized work “in situ” in the future. The foundation of the tower was underpinned step by step with end-jacked piles and a concrete raft poured step by step. The weight of the tower is 5 500 tons and it rests on four pillars. Every pillar rests on its own floating piled raft. This thesis proves that by means of lower and upper bound theorems a floating, piled strip-foundation can be designed geotechnically and structurally using one method based on ultimate limit state (ULS) and serviceability limit state (SLS). The method takes the following into account as geotechnical requirements: total settlement and angular distortions; and as structural requirements; admissible plastic rotations, end moments due to displacement angle, as well as control of cracking. The chosen piling methods were suitable for St. John’s Church, and the installed piles work well in addition to the old foundations. The functionality of the strengthening techniques has been verified by test piling. Furthermore, every drilled spiral pile was preloaded twice and end-jacked for soil hardening. / Tiivistelmä Tämä tutkimus käsittelee historiallisten rakennusten perustusten vahvistamista esikuormitetuilla teräksisillä puristuspaaluilla ja esikuormitetuilla, loppupuristetuilla spiraaliporapaaluilla. Tutkimus sisältää myös pitkänomaisen anturaperustuksen mitoitusmenetelmän, joka huomioi sekä murtorajatilan että käyttörajatilan vaatimukset. Historiallisten rakennusten perustusten vahvistaminen on insinööritieteen osa-alue, missä jokainen työmaa on oma, ainutlaatuinen kohteensa johtuen erilaisista maaperäolosuhteista, perustuksista ja rakenteista. Rakennuksen luonteen säilyttäminen edellyttää insinööriltä monialaista kykyä ja tietoa sopivista vahvistamismenetelmistä. Spiraaliporapaaluja ja puristuspaaluja käytettiin Johanneksen kirkon (Jaani Kirik) perustusten vahvistamisessa rakennuksen epätasaisen painumisen ja sortumisvaaran vuoksi. Perustusten vahvistamista puristuspaaluilla pidetään yleisesti parhaana menetelmänä historiallisille rakennuksille. Tämän tutkimustyön tekijä suunnitteli erikoiskaluston työtä varten kehitetylle kierrepaalulle. Anastylosis periaatteen mukaisesti käytetyssä tornin vahvistamismenetelmässä säilytettiin rakenteiden autenttisuus. Vanhat kivilatomukset ovat osittain näkyvissä. Niiden välissä oleva tyhjä tila antaa arkeologeille ja insinööreille mahdollisuuden tutustua suoritettuun työhön. Tornin perustukset vahvistettiin vaiheittain paaluilla sekä valetulla betonilaatalla. Torni painaa 5 500 tonnia ja se on neljän pilarin varassa. Jokaisella pilarilla on erillinen kelluva paalutettu laattaperustus. Tässä työssä on osoitettu, että plastisuusteorian ala- ja ylärajalauseiden avulla myötäävän kitkamaan ja myötäävän paalutuksen varaan perustettu pitkänomainen anturaperustus voidaan mitoittaa geo- ja rakenneteknisesti murto- ja käyttörajatilassa samalla menetelmällä. Menetelmä sisältää geoteknisinä vaatimuksina anturan pohjapaineen, kokonaispainuman ja kulmakiertymän (= epätasaisen painumisen) määrittämisen, rakenteellisina vaatimuksina plastisoituvien kohtien riittävän muodonmuutoskyvyn, kenttä- ja tukimomenttien, epätasaisen painumisen aiheuttamien pakkomomenttien sekä halkeamatarkastelun määrittämisen. Spiraaliporapaalujen toiminnallisuus varmistettiin koepaaluilla. Maanlujittumista varten jokainen spiraaliporapaalu koestettiin kahdella esikuormituksella ja loppupuristuksilla.