Oulun yliopisto CEMIS-Oulu Uutta teknologiaa, uusia osaajia ja

innovaatioita

Jarkko Räty, tutkimuspäällikkö,

Oulun Yliopisto CEMIS-Oulu

jarkko.raty@oulu.fi

© 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

KIITOS! jarkko.raty@oulu.fi