Oulun yliopisto CEMIS-Oulu Uutta teknologiaa, uusia osaajia ja
innovaatioita
Jarkko Räty, tutkimuspäällikkö,
Oulun Yliopisto CEMIS-Oulu
© Tekes, M
arkus So
mm
ers
Oulun yliopiston Mittaustekniikan tutkimusyksikkö CEMIS-Oulu 2012
- 55 asiantuntijan organisaatio Kajaanissa ja Sotkamossa
- Yksikkö tuottaa ja tarjoaa kansainvälisesti korkeatasoista soveltavan tutkimuksen osaamista optisen spektroskopian, kuvantavien mittausten, analyyttisen kemian ja bioanalytiikan alalla
- Keskeisimmät sovellusalueemme ovat kaivannaisala, ympäristömittaukset, hyvinvointisovellukset (liikunta ja terveys), mekaaninen puunjalostusteollisuus, elektroniikka-, massa- ja paperiteollisuus sekä elintarviketeollisuus
Mittaustekniikan tutkimusyksikkö CEMIS-Oulu TULOKSET
2011
Toteuma 2011
2012 ENNUSTE
2012 (18.10.2012)
Tutkimus ja kehitystoiminnan tavoitteet
Tutkimushenkilöstö 70 66 64 55
joista tohtoritutkinnon omaavia (%) 21% 23% 22% 21%
Kokonaisrahoitus, M€ (seurantaindikaattori) 6,0
Kilpailtu julkinen kansallinen rahoitus, M€ 0,3 0,5 0,5 0,5
Kilpailut kansainvälinen tutkimusrahoitus, M€ 0,1 0,01 0,2 0,1
Yritysrahoitus, M€ 0,25 0,50 0,35 0,45
Omarahoitus, M€ (seurantaindikaattori) 0,63
Kansainvälinen tutkija- tai asiantuntijavaihto, htv 2,5 3,0 3 2,75
Yhteistyöyritykset ulkomailla 2 2 4 1
Referoidut tieteelliset julkaisut 7 18 9 10
Ammatti- ja konferenssijulkaisut 12 22 14 12
Koulutukselliset tavoitteet
FM- ja DI-tutkintoihin liittyvät opinnäytetyöt 3 5 3 3
Tohtorintutkintoihin liittyvät opinnäytetyöt 1 2 1 0
Innovaatiotoiminnan tavoitteet
Keksintöilmoitukset (seurantaindikaattori) 2
Kaupallisesti hyödynnetyt keksinnöt (kumul.) 1 1 1 1
Tutkimus- ja koulutushenkilöstön perustamat yritykset (kumul.) 0 1 1 1
Mittaustekniikan tutkimusyksikkö CEMIS-Oulu TULOKSET 2011
- PERUSTETUT YRITYKSET: - Lasse Rajakankaan yritys
- KAUPALLISESTI HYÖDYNNETYT TEKNOLOGIAT: - Analyyttisen kemian ja bioanalytiikan ryhmän tutkimustuloksen lisensointi yritykselle
- Yritys jättää patenttihakemuksen 11/2012
- OPINNÄYTETYÖT: - Juha Kalliokoski, Tekniikan alan väitös, Oulu, "Models of filtration curve as a part of pulp
drainage analyzers"
- Kalle Kuivalainen, Fysiikan alan väitös, Joensuu, "Glossmeters for the measurement of gloss from flat and curved objects"
- Sami Torvinen, DI-työ "Konenäkövalaisimen optiikan toteutus"
- Aili Heikkinen 06/2011, Elintarvikebiotekniikan muuntokoulutus
- Hilkka Tuominiemi 08/2011, Elintarvikebiotekniikan muuntokoulutus
- Helena Kämäräinen 08/2011, Elintarvikebiotekniikan muuntokoulutus
- Ulla Pahtamaa 12/2011, Elintarvikebiotekniikan muuntokoulutus
PALi PALVELULIIKETOIMINNAN KEHITTÄMINEN
- Cemis-Oulu sai Kainuun ELY –keskukselta rahoituksen 2010 palvelututkimuksen ja innovaatiokyvykkyyden kehittämiseen
- Tutkimus-, tuotekehitys- ja innovaatiopalvelut
PALi PALVELULIIKETOIMINNAN KEHITTÄMINEN
- Bakteerien profilointi DNA:n avulla
- Kenttäkäyttöinen nesteiden optinen online-mittalaite
- Antioksidatiivisuusmenetelmän optimointi elintarvikkeille
- Resveratrolin analyysi punaviinistä ja puolukasta
- Ammoniumin ja metallien CE analyysi haastavista näytematriiseista
- Mittalaite barrier-määrityksiin - Käytetään mm. pakkausmateriaalien testauksessa. Mittalaite nähtävillä esittelytilassa
- Tuottaa reaaliaikaista kuvainformaatiota nesteen läpäisystä.
PALi - Tuloksia
PALi - Case esimerkki - Bakteerien profilointi DNA:n avulla
- Sovellutukset: teollisuusprosessien kontrollointi ja hallinta, sairauksien diagnostiikka, elintarvikkeiden tutkimus
5) PCR –tuotteen kuivaus (lähetys)
1) NÄYTTEEN ESIKÄSITTELY (KONSENTROINTI)
3) PCR (2 leimaa) + Restriktio
4) PCR –tuotteen puhdistus
6) CE-analyysi (Biocenter, Oulu)
2) DNA:n eristys
Finnzymes Phusion Bacterial Profiling Kit
7) Tulosten käsittely, bakteerien tunnistus Peak Scanner
PALi – Case Esimerkki - Kenttäkäyttöinen nesteiden optinen online-mittalaite
- Sovellutukset: teollisuusprosessien kontrollointi ja hallinta mittaustulosten perusteella
- Laitteen tärkeimmät ominaisuudet: - Läpäisyn mittaus (Absorptio, transmittanssi) - Sironnan mittaus - Taustan/referenssin mittaus - Optinen näytematka 20 mm
- Optisten pintojen puhdistus
- Web-pohjainen mittaustietojen seuranta
- Mittalaite nähtävillä esittelytilassa
LIIKE - Case esimerkki CEMIS kehittämisohjelma
Kortisolin mittaus
- Biosensoreiden kehittäminen liikunta- ja hyvinvointi sovellutuksiin.
- Luotettava ja toistettava menetelmä kortisolin mittaukseen sylkinäytteestä
- Sylki tarjoaa verestä tehtäviin mittauksiin verrattuna helpon ja kivuttomamman vaihtoehdon näytteenottoon
- Laaja testausjakso kolmella testiryhmällä LIIKE-hankeessa
LIIKE - Case esimerkki CEMIS kehittämisohjelma
Holografinen disdrometri
- Hydrometeorien (vesipisara, lumihiutale) muodon ja hienorakenteen analysointi
- Leikekuvaus, jossa kuvat muodostetaan tietokonelaskennalla
- Teknologian sovellusalue laaja – virtausmittauksista aina Present Weather –sensoreihin
TUNES - Case esimerkki CEMIS kehittämisohjelma
Työpaketti 3- Suotautin
- Työpaketissa kehitettiin laitteisto paperimassojen suotautuvuuden tutkimiseen laboratorioympäristössä.
- Laitteistolla mitattu erilaisia paperimassoja mm.
sakeutta ja suodoskäyriä.
- Kiintoaineen ja veden erottaminen tärkeä prosessi mm. metsä- ja kaivannaisteollisuudessa. Tehostamalla veden erottamista kiintoaineesta saadaan kustannussäästöjä.
- Laitteiston etuina muunneltavuus -> mahdollista käyttää eri teollisuuden alojen prosessien tutkimiseen pienillä muutoksilla, kuten esimerkiksi kaivoslietteiden mittaamiseen.
TUNES - Case esimerkki CEMIS kehittämisohjelma Työpaketti 2: Hiilihydraattien mittaaminen
- Työpaketissa kehitettiin optisia menetelmiä sokereiden määrittämiseen
- Sokereiden mittaus antaa tärkeää tietoa mm. tulevista biojalostamoprosesseista
1) Polarisaatio • Fotometriin rakennettu yksinkertainen ORD set-up * • Soveltuu suhteellisen yksinkertaisille ja läpinäkyville näytteille 2) Optinen monimittaus • Voidaan käyttää esim. taitekerroin- ja läpäisymittausta. • Näyte voi olla kemiallisesti ja fysikaalisesti kompleksinen. * ORD = optical rotatory dispersion Polarisaatiotason kiertymä a aallonpituuden funktiona
0 10 200
10
20
Lab (g/L)
Model
(g/L
)
Optiseen monimittaukseen perustuva malli vs. koivu-uutto näytteiden todellinen sokeripitoisuus.
TUNES - Case esimerkki CEMIS kehittämisohjelma OPTINEN MITTAUSJÄRJESTELMÄ PROSESSIEN MONITOROINTIIN
- Reaaliaikainen laitteisto prosessinesteiden ominaisuuksien ja prosessin tilan seurantaan. On-line –mittaus nestemäisille näytteille.
- 1 - 5 erilaista optista
mittausta - Fluoresenssi
- Heijastus (taitekerroin)
- Läpäisy
- Sironta
- Mahdollisuus lisätä mittauspaikkoja
- Mittalaite nähtävillä esittelytilassa
TUNES - Case esimerkki CEMIS kehittämisohjelma
Työpaketti 2: Teollisuuden ympäristömittaukset
- Työpaketissa kehitettiin nopeita ja luotettavia mittausratkaisuja teollisuuden ympäristömittaus tarpeisiin.
- Hankkeessa on kehitetty menetelmää ja laitteistoa mitata pieniä metallipitoisuuksia kaivannaisteollisuuden vesistä
- Testi-laitteisto valmistunut
- Johtanut uuteen
kaupallistamishankkeeseen
- Mittalaite nähtävillä esittelytilassa
MEAN Elohopeavapaa automaattinen online –metallianalysaattori
- Luoda edellytyksiä online-metallimittauslaitteen
ympärille kehitettävän liiketoiminnan syntymiselle.
- Kaupallistamiseen tähtäävien toimenpiteiden vievät tutkimusideaa kohti asetettua päämäärää eli kaupallista tuotetta
- Sovellusalat: kaivannaisteollisuus, ympäristömittaukset, kemianteollisuus paperi- ja selluteollisuus
- Kaksivuotinen hanke alkaa 2013 ja budjetti 600 000 euroa
- Rahoittaja TEKES (kansallisesti kilpailtu rahoitus)
© Tekes, Heli Huhtala
TEKES TUTLI-hanke - RAIKU Raekoon reaaliaikainen ja kustannustehokas hallinta
louhinnasta tuotteeksi – uusia menetelmiä ja
liiketoimintaratkaisu kiviainestuotannon optimointiin.
RACE Rapid and Cost-Effective methods for Detection of Environmentally
Harmful Compounds from Waste Waters
- Tavoitteena on kehittää jatkuvatoimisia mittauslaitteistoja vesien
seurantaan. Menetelmät pohjautuvat biosensoriteknologiaan ja suorien optisten menetelmien käyttöön. Innovatiivisten menetelmien hyöty perustuu niiden nopeuteen, spesifisyyteen sekä mittausten ja laitteistojen kustannustehokkuuteen. Sovellusalat:, kemianteollisuus, paperi- ja selluteollisuus, kaivannaisteollisuus
- Hankkeen koordinaattori on Oulun yliopiston CEMIS-OULU ja tutkimusta tehdään yksikön molemmissa laboratorioissa Kajaanissa ja Sotkamossa. Lisäksi hankkeessa ovat mukana Itä-Suomen yliopisto ja Suomen ympäristökeskus sekä useita yrityskumppaneita
- Kustannusarvio on 630 000 euroa. Rahoittaja TEKES (kansallisesti kilpailtu rahoitus) VESI-ohjelma
NICK Novel methods for online monitoring environmentally critical substances
(primarily nickel) in process and waste water streams
- Hankkeen tavoitteena on kehittää uusia on-line/on-site menetelmiä ja laitteita pienten nikkelipitoisuuksien seurantaan kaivannaisteollisuudessa. Hanke tehdään yritysten ja tutkimuslaitosten yhteistyönä (Oulun Yliopisto, Tampereen teknillinen yliopisto, VTT ja MIKES)
- Kaksivuotinen hanke 2012-2013
- Rahoittaja TEKES (kansallisesti kilpailtu rahoitus) Green mining-ohjelma ja budjetti 530 000 euroa
- Mukana useita yrityksiä
Tilaustutkimus: Valssinauhan kaarevuuden mittaus
- Kamera tuottaa hehkuvasta teräsnauhasta videokuvaa, josta tietokone laskee kaarevuuden
- Maailmanlaajuisesti uniikki mittausjärjestelmä toteutettiin tilaustutkimuksena
- Järjestelmä oli täydessä tuotantokäytössä 6 kk kuluttua hankkeen käynnistymisestä
Mineraaliagglomeraatin rakenne
- Sovellettiin µCT-kuvausta mineraalipartikkeleiden ”liimautumisrakenteen” tutkimiseen
- ”Agglomeraattipalleron” rakenne vaikuttaa merkittävästi prosessin toimintaan
- Tomografinen kuvaus tuottaa tarkat leikekuvat ”palleron” koko tilavuudesta
- Menetelmä soveltuu myös tuotannon aikana tapahtuvaan at-line -monitorointiin
Ajankohtaista OCEAN:
On-line Sensing of Critical Elements for Advanced Mining
- Projektissa kehitetään uutta mittaustekniikkaa kriittisten metallien jatkuva-aikaiseen monitorointiin kaivannaisteollisuuden prosesseista.
- Kaksivuotinen hanke 2013-2014 TEKES Green Mining –haku (lokakuu 2012)
- Projekti vastaa suomalaisen ja kansainvälisen kaivannaisteollisuuden sekä globaalien prosessiteknologiaa toimittavien yritysten tarpeisiin kehittää uusia teknisiä ratkaisuja uraanin, sinkin, lyijyn, hopean, elohopean ja litiumin monitorointiin.
- Yrityksillä vielä mahdollisuuksia tulla kumppaniksi hankkeeseen. Lisätietoja Jarkko Räty tai Toni Laurila MIKES
© Tekes, Anton Kalland
© Tekes, Matias Uusikylä
Kansainvälisyys
- Kv-konferenssit (esimerkkejä) : - XXVII International conference on Polyphenols 2012, Firenze
- XII International conference of flow analysis 2012, Thessaloniki
- 10th Workshop on (Bio)sensors and Bioanalytical microtechniques in environmental and clinical analysis, June 19th 22nd, 2011, Weimar, Germany.
- The 8th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing,
Moscow, Russia, August 21-25th.
- International Instrumentation and measurement technology conference,
10.-12.5.2011, Kiina Hangzhou.
- The 9th Spring Meeting of the International Society of Electrochemistry,
May 8-11, 2011, Turku, Finland
- 2nd International Conference on Bio-Sensing Technology, 10-12 October 2011,
Amsterdam, The Netherlands
- Fifth International Workshop on Biosensors for Food Safety and
Environmental Monitoring. October 06-08, 2011, Ouarzazate, Morocco
- PALS 2011, 18-20.2011, Pietari, Venäjä
- Tutkijavaihto
- Kv-hankkeiden ja verkostojen rakentaminen