Działania Naukowe Młodych 2022

Opis projektu

W ramach programu Działania Naukowe Młodych przeprowadzone zostanie badanie modeli biznesowych realizowanych przez przedsiębiorstwa należące do inkubatora przedsiębiorczości Politechniki Bydgoskiej. Szczególna uwaga zostanie zwrócona na innowacyjność biznesów oraz spełniania przez nie koncepcji zrównoważonego rozwoju.
Planowane jest również przeanalizowanie jak dzięki działaniu inkubatora przedsiębiorczości rozwija się i kształtuje przedsiębiorczość akademicka. Dodatkowo, w jaki sposób Uczelnia wspiera studentów, doktorantów oraz pracowników w dążeniu do realizacji ich biznesowych idei.
Przeprowadzone badania zostaną uzupełnione o przegląd literatury w omawianym zakresie. Następnie autor opublikuje artykuł w czasopiśmie Sustainability w dodatku poruszającym tematykę innowacji w zrównoważonym biznesie.  
Efektem realizacji opisanego działania naukowego będzie ukazanie przekroju przedsiębiorstw współpracujących z inkubatorem przedsiębiorczości na Politechnice Bydgoskiej. W tym stopnia ich innowacyjności. Także efektywności pracy danego inkubatora. Co więcej, analiza źródeł literaturowych wraz z badaniami pozwolą na zaprezentowanie zjawiska przedsiębiorczości akademickiej w Bydgoszczy oraz szerzej, w Polsce.

Project description

As part of the Youth Scientific Activity program, a study of business models implemented by enterprises of Bydgoszcz University of Technology entrepreneurship incubator will be conducted, with particular attention on the businesses’ innovation and their compliance with the concept of sustainable development.
Analysis of how the business incubator helps develop and shape academic entrepreneurship is planned as well. Additionally, analysis of the University’s support for the students, doctoral students and employees in business idea pursuit, including the degree of their innovativeness, will be carried out.
The research will be complemented by a review of the literature on the subject discussed. The Author will then publish an article in a peer-reviewed journal Sustainability, in the supplement addressing the issues of innovation in sustainable business.

Implementation of the scientific activity described will result in a cross-section of the enterprises cooperating with the Bydgoszcz University of Technology business incubator and  the degree of its efficiency. Moreover, the analysis of the literature sources and studies will enable presentation of the phenomenon of academic entrepreneurship in the context of the City of Bydgoszcz and, more broadly, in the context of Poland in general.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Artykuł zawiera analizę przedsiębiorczości akademickiej z punktu widzenia innowacji oraz zrównoważonego rozwoju. Jego celem jest identyfikacja i ocena programów wsparcia innowacji i ekoinnowacji realizowanych przez pracowników naukowych na uczelniach wyższych. W niniejszej pracy zaprezentowano typologię innowacji i jej różne pojęcia, w tym innowacje na rzecz zrównoważonego rozwoju (ekoinnowacje). Dokonano także przeglądu literatury z obszaru przedsiębiorczości akademickiej. Jest to szerokie pojęcie, wymagające unikatowego i specyficznego dla danego obszaru geograficznego podejścia. Stąd też trudność w opracowaniu uniwersalnego modelu skutecznych działań przedsiębiorców akademickich. Z powodu wciąż małej, w porównaniu do innych krajów, liczby badań i publikacji w tym obszarze w Polsce, autorzy uznali wskazany wyżej problem za lukę badawczą. Przyjęto następujące metody badawcze – case study (podmiotem badania było Centrum Transferu Wiedzy i Technologii) oparte o analizę dokumentów oraz wywiady standaryzowane z celowo dobraną grupą twórców innowacji akademickich.
Przeprowadzona analiza pozwala stwierdzić, że jedną z podstawowych barier wdrażania innowacji jest brak odpowiednich funduszy na realizacje zadań badawczych. Dodatkowym utrudnieniem jest słaba komunikacja oraz brak możliwości podjęcia współpracy z biznesem. Analizowany program Inkubator Innowacyjności, mimo iż przyczynia się do wspierania w znaczący sposób innowacji w sposób zrównoważony wymaga pewnych zmian i ulepszeń, aby mógł poprawić współpracę uczelni z biznesem.
Artykuł został wysłany w dniu 14.12.2022 r. do czasopisma Technological Forecasting & Social Change wydawnictwa Elsevier.

ANG: The article comprises an analysis of academic entrepreneurship, from the perspective of innovation and sustainability. It aims to identify and assess the innovation and eco-innovation support programs implemented by academics at higher education institutions. The paper presents the typology of innovation and associated concepts, including the notion of innovation for sustainable development (eco-innovation). It also reviews the existing literature in the field of academic entrepreneurship, which is a broad concept, requiring a unique and geographically specific approach. Hence the difficulty in developing a universal model of effective academic entrepreneurial activity. Due to the still small, compared to other countries, number of studies and publications addressing this area of expertise in the context of Poland, the Authors have recognized the above indicated problem as a research gap. The following research methods were adopted - case study (the subject of the study was the Center for Knowledge and Technology Transfer), based on document analysis, and structured interviews with a purposively selected group of academic innovation developers.
The analysis conducted allows a conclusion that one of the main barriers to the implementation of innovation is the lack of adequate funds for research task implementation. One additional impediment pertains to poor communication and the lack of business cooperation opportunities. The analyzed Innovation Incubator program, despite its significant contribution to the sustainable support of innovation, requires certain changes and improvements to ameliorate the cooperation between the academic circles and business.
The article was sent on December 14, 2022 to the journal Technological Forecasting & Social Change published by Elsevier.

Opis projektu

Na przestrzeni ostatnich lat zauważalny jest znaczny rozwój turystyki. Turystyka stanowi obecnie jedną z ważniejszych gałęzi gospodarki. Odgrywa ona w życiu gospodarczym, społecznym oraz kulturowym bardzo istotną rolę.
Szybki rozwój turystyki może być związany z czynnościami stymulującymi ruch turystyczny ale również z pozytywnym wpływem na sytuację gospodarczą danego regionu czy kraju, jak i życie lokalnych mieszkańców. Jednak obok pozytywnych skutków rozwoju turystyki mogą wystąpić te mniej spodziewane. Negatywnym skutkiem jest występowanie zjawiska nadturystyki  w przestrzeni miejskiej, która w dalszej perspektywie może uniemożliwić funkcjonowanie lokalnej społeczności. Aby niwelować negatywne skutki nadturystki warto jest ją rozwijać zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju.
Zagospodarowanie obiektów poprzemysłowych zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju to coraz częściej spotykany trend. Zauważalny jest on również w Bydgoszczy. Coraz popularniejsze staje się przede wszystkim odnawianie zaniedbanych miejsc tak, aby zachować ich poprzemysłowy charakter, który związany jest z zachowaniem dziedzictwa kulturowego danego miejsca. Takie działania pozwalają przede wszystkim na ochronę zabytków, przypisanie im nowej roli oraz twórczo wpływać na życie mieszkańców. Jednym z kluczowych elementów, który będzie poruszany w artykule to dziedzictwo kulturowe Wyspy Młyńskiej. A dokładnie połączenie procesów rewitalizacji Wyspy Młyńskiej z zachowaniem dziedzictwa kulturowego. Dzięki takiemu połączeniu istnieje możliwość tworzenia przewagi konkurencyjnej regionu turystycznego oraz rozwój przedsiębiorstw.
Aby lepiej poznać jak rewitalizacja wpływa na zachowanie dziedzictwa kulturowego prowadzone są badania pod tytułem „Rewitalizacja obiektów kulturowych Wyspy Młyńskiej jako czynnik konkurencyjności regionu”. Badanie skierowane jest do mieszkańców Bydgoszczy oraz ich okolic. Efektem prac będzie publikacja artykułu naukowego w recenzowanym czasopiśmie Sustainability. Realizacja projektu pozwoli zwiększyć wiedzę na temat dziedzictwa kulturowego, zrównoważonego rozwoju oraz pozwoli poznać opinię mieszkańców Bydgoszczy oraz okolic czy Wyspa Młyńska zachowała swoje dziedzictwo kulturowe i jak to wpłynęło na jej atrakcyjność oraz czy dziedzictwo kulturowe wpływa na zwiększenie konkurencyjności regionu.

Project description

Over the last several years, a significant development of tourism has been noticed. Tourism currently constitutes one of the most important branches of economy, playing a very important role in economic, social and cultural life.
Rapid development of tourism can be associated with activities stimulating tourist traffic, but also with positive impact on the economic situation of a given region or country as well as on the life of local inhabitants. Apart from the positive effects of tourism development, less expected outcomes can occur, however. One negative effect is the phenomenon of over-tourism in urban space, which in the long run can prevent the functioning of local society. In order to eliminate the negative effects of over-tourism, it is worth developing tourism it in accordance with the principles of sustainable development.

Post-industrial facility development in accordance with the principles of sustainable development has been a growing trend, also noticeable in Bydgoszcz. Restoration of  neglected sites, in order to preserve their post-industrial character, which is inherently associated with cultural heritage preservation, has been becoming an increasingly popular practice. Such activity primarily allows for protection of monuments and assignation of new roles to those sites as well as creative impact on the residents’ life. One of the key elements discussed in the article is the cultural heritage of Mill Island or, to be more precise, the combination of the Mill Island revitalization processes with the preservation of its cultural heritage. Owing to this combination, the tourist region’s competitive advantage can be created, including business development in the area.
To better understand how revitalization affects cultural heritage preservation, a study is being conducted, titled "Revitalization of Mill Island cultural objects as a factor of the region’s competitiveness". The study is directed to the residents of Bydgoszcz and its surroundings. The work will result in a scientific article publication in a peer-reviewed journal - Sustainability. Implementation of the project will expand the knowledge on cultural heritage and sustainable development, as well as provide insights on the opinions of the residents in the City of Bydgoszcz and its surroundings regarding the questions of whether Mill Island has retained its cultural heritage, how it affects the site’s attractiveness, and whether cultural heritage affects the region’s competitiveness.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

W 2004 roku decyzje władz miasta Bydgoszczy wywołały daleko idące zmiany w wyglądzie Wyspy Młyńskiej. Decyzja władz miasta o przekształceniu tego obszaru w przestrzeń o znaczeniu kulturowym nadała mu nowe życie. Wyspa Młyńska stała się wizytówką miasta. W artykule podjęto próbę określenia znaczenia rewitalizacji dla zachowania unikatowego dziedzictwa kulturowego Wyspy Młyńskiej oraz zidentyfikowania czynników poprawiających konkurencyjność regionu. Realizując cele badawcze, autorzy przeprowadzili ankietę wśród mieszkańców Bydgoszczy i jej najbliższego otoczenia. Jako cel badania. Autorzy wskazali na znaczenie rewitalizacji Wyspy Młyńskiej dla zachowania dziedzictwa kulturowego i poprawy konkurencyjności tego miejsca z punktu widzenia mieszkańców Bydgoszczy. Stwierdzono, że Bydgoszcz najczęściej kojarzy się z turystyką kulturową. Respondenci zwracali uwagę na zachowanie dziedzictwa kulturowego Wyspy Młyńskiej, które podnosi atrakcyjność miasta i zwiększa konkurencyjność regionu..
Artykuł ukazał się w dniu 08.06.2022 r. w numerze specjalnym Sustainable Tourism and Cultural Heritage w czasopiśmie Sustainability.

ANG: In 2004, far-reaching changes in the appearance of Mill Island were triggered by the decisions of Bydgoszcz city authorities. The city authorities’ decision to transform the area into a space of cultural significance has given it a new life. Mill Island has become the city’s landmark. The article attempts to determine the significance of revitalization for the preservation of Mill Island’s unique cultural heritage as well as identify the factors improving the region’s competitiveness. To pursue the research objectives, the authors conducted a survey among the residents of the city of Bydgoszcz and its immediate surroundings. As the aim of the study, the authors indicated the importance of the revitalization of Mill Island for the preservation of cultural heritage and the improvement of the competitiveness of the place from the point of view of the inhabitants of Bydgoszcz. It was found that Bydgoszcz is most commonly associated with cultural tourism. The respondents pointed to the fact that the cultural heritage of Mill Island, which enhances the city’s attractiveness and increases the region’s competitiveness, has been preserved.
The article was published on June 8, 2022 in a special issue of Sustainable Tourism and Cultural Heritage in The Sustainability journal.

Opis projektu

Wpływ gospodarowania słomą i stosowania biopreparatów na właściwości mikrobiologiczne, fizykochemiczne i stan fitosanitarny gleby- wieloaspektowe badania interakcji środowiskowych pozwolą na zwiększenie stanu wiedzy o efektywnej produkcji rolnej. Wykorzystanie biopreparatów wraz z efektywnym gospodarowaniem słomą pozwala na poprawę jakości gleby, a co za tym idzie, na ograniczenie stosowania środków ochrony roślin i nawozów. Zmniejszenie śladu węglowego jest jednym z celów polityki rolnej UE i pozwala na efektywniejsze zarządzanie zasobami.

Project description

The effect of straw management and biopreparations application on the  microbiological, physicochemical properties  and phytosanitary condition of soil- multifaceted studies of environmental interactions will increase the knowledge of effective agricultural production. The use of biopreparations and effective straw management help to improve the quality of the soil, and thus reduce the use of plant protection products and fertilizers. Reducing the carbon footprint is one of the objectives of the EU's agricultural policy and allows for a more efficient management of resources.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Postępujące zmiany klimatu, kryzys energetyczny,  rosnąca liczba ludności (która, wg wyliczeń ONZ, przekroczyła w tym roku 8 miliardów) – te wszystkie wyzwania stoją przed współczesnym rolnictwem.  Czy można w bezpieczny i ekonomiczny sposób zwiększyć parametry biologiczne, chemiczne i fizyczne gleby bez konieczności wydawania dużych sum? Odpowiedź jest prosta: można! A narzędziem do poprawy jest samo pole i pożyteczne mikroorganizmy.
 Nasze badania pokazują, że inkorporacja słomy, oprócz udowodnionego pozytywnego wpływu na zawartość węgla organicznego w glebie, aktywność mikroorganizmów i gęstość objętościową, zwiększa również potencjał gleby do sekwestracji CO2, co jest szczególnie cenne przy obserwowanych obecnie szybkich zmianach klimatycznych. W badaniach własnych wykazano również wzrost zawartości węgla organicznego  w glebie do której wprowadzono słomę jęczmienną. Dodatek słomy wpłynął również pozytywnie na właściwości fizyczne i mikrobiologiczne gleby. Wpływ zastosowania biopreparatów na parametry gleby jest zróżnicowany w zależności od zastosowanej kombinacji doświadczalnej.

ANG: Progressive climate change, the energy crisis, and the increasing world population (which, according to UN calculations, surpassed 8 billion this year)—all these challenges face modern agriculture. Is it possible to safely and economically increase the biological, chemical, and physical soil parameters without spending a fortune? The answer is simple: you can! And the tool for improvement is the field itself and beneficial microorganisms. Our research shows that straw incorporation, in addition to its proven positive effects on soil organic carbon content, microbial activity, and bulk density, also increases the soil's potential to sequester CO2, which is particularly valuable with the rapid climate changes observed today. Our study also showed an increase in organic carbon content in soil with incorporated barley straw.  The straw addition also positively affected the physical and microbiological soil properties. The effect of biopreparation application on soil parameters varies depending on the experimental combination used. The addition of straw also had a positive effect on the physical and microbiological properties of the soil. The effect of biopreparation application on soil parameters varies depending on the experimental combination used.

Opis projektu

Mitochondria to organelle komórkowe, które stanowią miejsce wielu procesów metabolicznych, a tym samym mają istotny wpływ na prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Organelle te łatwo reagują na bodźce środowiskowe oraz komórkowe zapotrzebowanie na energię. By zapewnić prawidłowe funkcjonowanie mitochondriów, potrzebna jest wysoka podaż konkretnych substancji odżywczych. Paliwo dla mitochondriów do produkcji ATP stanowi glukoza, ciała ketonowe oraz tlen. Produkcja ATP w połączeniu z transportem elektronów i translacją białek mitochondrialnych stanowi istotną funkcję mitochondriów. Doniesienia literaturowe pozwalają sądzić, że korzystny profil mikrobioty jelitowej może wpływać na poprawę funkcjonowania mitochondriów. Mikrobiota jelitowa przekazuje sygnał do mitochondriów komórek błony śluzowej. Sygnalizacja ta zmienia metabolizm mitochondrialny, aktywuje komórki układu immunologicznego i zmienia funkcje bariery nabłonka jelitowego. Dowody naukowe sugerują, że zmienione funkcjonowanie mitochondriów komórek błony śluzowej jelit może być powiązane z chorobami jelit. W produkcji drobiarskiej zdrowotność jelit oraz utrzymanie homeostazy organizmu stanowi kluczowy czynnik dla utrzymania produkcji na opłacalnym poziomie. Bakterie patogenne mogą atakować mitochondria w komórkach gospodarza, co prowadzi do osłabienia organizmu. Wzajemne oddziaływanie między mikrobiotą jelitową a mitochondriami gospodarza może stać się istotnym obszarem badawczym w produkcji drobiarskiej. By zrozumienie tych mechanizmów było możliwe konieczne są badania sygnalizacji molekularnej pomiędzy mikrobiotą jelitową a mitochondriami w celu ustalenia mechanizmów powiązań mikrobiota-mitochondria gospodarza. Wieloletnie badania własne dowodzą, że u drobiu efektywna stymulacja mikrobioty jelitowej jest możliwa przez podanie substancji bioaktywnych w trakcie rozwoju embrionalnego. Jej skutki obserwowalne są na wielu poziomach, zarówno parametrów fenotypowych, jak i wskaźników molekularnych. Na podstawie wyżej podanych faktów postawiono hipotezę, która zakłada, że podanie substancji bioaktywnych w trakcie rozwoju zarodkowego kur brojlerów w celu modulacji mikrobioty jelitowej, wpływa na kondycję mitochondriów w tkance jelitowej oraz tkance immunologicznej związanej z jelitami.  Weryfikację hipotezy badawczej zaplanowano w zadaniach, których cele to: określenie względnej liczby kopii mtDNA w błonie śluzowej jelit oraz migdałkach jelit ślepych kur brojlerów; analiza mitochondrialnej ekspresji genów.

Project description

Mitochondria are cellular organelles that are the place of many metabolic processes, and thus have a significant impact on the proper functioning of the organism. These organelles respond easily to environmental stimuli and cellular energy demand. To ensure the proper functioning of mitochondria, a high supply of specific nutrients is needed. The fuel for the mitochondria to produce ATP is glucose, ketone bodies and oxygen. The production of ATP in conjunction with electron transport and translation of mitochondrial proteins is an important function of mitochondria. Literature reports suggest that a favorable profile of the intestinal microbiota may improve the functioning of the mitochondria. The gut microbiota transmits a signal to the mitochondria of the mucosa cells. This signaling alters mitochondrial metabolism, activates cells of the immune system, and alters intestinal epithelial barrier functions. Scientific evidence suggests that altered mitochondrial function in intestinal mucosa cells may be linked to gut disease. In poultry production, the health of the intestines and the maintenance of homeostasis is a key factor in maintaining production at a profitable level. Pathogenic bacteria can attack the mitochondria in the host cells, leading to organism weakness. The interaction between the gut microbiota and the host's mitochondria may became an important research area in poultry production. In order to understand these mechanisms, it is necessary to study molecular signaling between the gut microbiota and the mitochondria to determine the mechanisms of the host microbiota-mitochondria relationship. Many years of own research prove that in poultry, effective stimulation of the intestinal microbiota is possible by delivery of bioactive substances during embryonic development. Its effects are observable on many levels, both in phenotypic parameters and molecular indicators. On the basis of the above-mentioned facts, a hypothesis was made that the administration of bioactive substances during the embryonic development of broiler chickens in order to modulate the intestinal microbiota affects the condition of the mitochondria in the intestinal tissue and the immune tissue associated with the intestines. The verification of the hypothesis was planned in  tasks, the goals of which are: determination of the relative number of mtDNA copies in the intestinal mucosa and intestinal tonsils of blind broiler chickens; analysis of mitochondrial gene expression.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Mikrobiota zasiedlająca jelita odgrywa istotną rolę w organizmie gospodarza. Przede wszystkim w aspekcie rozwoju funkcjonalnego jelit, utrzymania równowagi układu odpornościowego oraz interakcji z układem nerwowym. Jak wynika z piśmiennictwa, mitochondria odgrywają istotną rolę w inicjowaniu stanu zapalnego przez inflammasomy i dalszym wydzielaniu cytokin zapalnych. Mitochondria mają również znaczący wpływ na metabolizm komórek nabłonka jelitowego, odporność, stres i apoptozę. Celem pracy było określenie względnej liczby kopii mtDNA oraz analiza mitochondrialnej ekspresji genów związanych z białkami łańcucha oddechowego i metabolizmem energetycznym w błonie śluzowej jelita i migdałkach jelita ślepego kurcząt brojlerów, którym w 12. dniu inkubacji jaj wstrzyknięto prebiotyki: XOS3, XOS4, MOS3, a także MOS4. 300 jaj kurcząt brojlerów Ross 308 w 12. dniu inkubacji poddanych zostało iniekcji do komory powietrznej solą fizjologiczną (jako grupa kontrolna) i czterema prebiotykami. W 42 dniu po wykluciu uśmiercono po osiem osobników z każdej grupy. Błonę śluzową jelita ślepego i migdałki jelita ślepego pobrano w celu izolacji DNA i RNA. Analizę względnej liczby kopii mitochondrialnego DNA przeprowadzono metodą qPCR, stosując dwie metody obliczeniowe opisane w literaturze. Analizę ekspresji genów błony śluzowej jelita ślepego i migdałków jelita ślepego przeprowadzono metodą RT-qPCR dla panelu genów wybranego na podstawie danych literaturowych i funkcji genów-markerów związanych z mitochondriami: CS, EPX (MPO), CYCS, TFAM, NRF1, ND2, MnSOD (SOD2). Jak pokazały wyniki, ogólna liczba kopii mtDNA jest stabilna w obu tkankach. Znacząca zmiana w ekspresji genów w błonie śluzowej jelita ślepego została wywołana przez XOS4 i MOS3. Oba prebiotyki powodowały regulację dodatnią ekspresji genów. W migdałkach jelita ślepego wszystkie prebiotyki spowodowały obniżenie poziomu całego panelu analizowanych genów. Statystycznie istotne wyniki ekspresji genów wykryto dla CYCS, ND2, NRF i TFAM dla wszystkich grup eksperymentalnych. Wpływ wczesnej stymulacji mikrobioty jelitowej kurcząt brojlerów na mitochondria w tkankach jelitowych można uznać za ważny kierunek badawczy wymagający dalszych analiz. Wykazano, że pod wpływem prebiotyków podanych in ovo podczas rozwoju zarodka wzrasta ekspresja genów odpowiedzialnych za wytwarzanie białek ściśle związanych z funkcjonowaniem mitochondriów.
 
ANG: Microbiota inhabiting gut intestines play multiple roles for the host organism. Primarily in the aspect of intestinal functional development, maintaining a well-balanced immune system, and interaction with the nervous system. As evidenced by the literature, mitochondria play a significant role in initiating inflammation by inflammasomes and further secretion of inflammatory cytokines. Mitochondria also have a significant impact on intestinal epithelial cell metabolism, immunity, stress, and apoptosis. This study aimed to determine the relative number of mtDNA copies and to analyze the mitochondrial expression of genes related to respiratory chain proteins and energy metabolism in the intestinal mucosa and cecal tonsils of broiler chickens injected on day 12 day of egg incubation with prebiotics: XOS3, XOS4, MOS3 and also MOS4. 300 eggs of Ross 308 broiler chicken on day 12 of incubation were injected to egg air chamber with saline (as a control group) and four prebiotics. On day 42 after hatching, eight individuals from each group were sacrificed. Cecal mucosa and cecal tonsils were collected for DNA and RNA isolation. Relative mitochondrial DNA copy number analysis was performed by qPCR using two calculation methods described in the literature. Gene expression analysis of the cecal mucosa and cecal tonsils was performed by RT-qPCR for the panel of marker-genes selected based on literature data and gene functions related to mitochondria: CS, EPX (MPO), CYCS, TFAM, NRF1, ND2, MnSOD (SOD2). As the results showed, the overall mtDNA copy number is stable in both tissues. The significant change in gene expression in cecal mucosa was induced by XOS4 and MOS3. Both prebiotics caused upregulation of gene expression. In cecal tonsils, all prebiotics caused the down-regulation of the entire set of genes under the analysis. Statistically significant results of gene expression were detected for CYCS, ND2, NRF, and TFAM for all experimental groups. The impact of early stimulation of the intestinal microbiota in broiler chickens on mitochondria in intestinal tissues can be considered an important research direction that requires further analysis. It was shown that under the influence of prebiotics injected in ovo during embryo development, the expression of genes responsible for producing proteins closely related to the functioning of mitochondria increases.

Opis projektu

Dobrej jakości lęgi zależą od wielu czynników, zarówno na poziomie stada reprodukcyjnego, a także w czasie inkubacji jaj w aparatach lęgowych i klujnikach. Jednym z ważniejszych czynników jest wartość biologiczna jaj wylęgowych, które powinna charakteryzować odpowiednia masa jaja, indeks kształtu jaja, a także skład morfologiczny. Jajo składa się z żółtka otoczonego błoną witelinową, białka, które rozróżnia się na frakcję gęstą i rzadką, także dwóch błon podskorupowych i skorupy. Każdy z tych elementów ma przypisaną rolę, jakże istotną dla rozwoju embrionalnego ptaków. Żółtko stanowi miejsce rozwoju zarodka, które otoczone jest wytrzymałą błoną witelinową. Skorupa pokryta warstwą mucyn chroni embriony przed wnikaniem drobnoustrojów oraz formuje środowisko zewnętrzne jaja. Białko również jest swoistą barierą ochronną, zarówno mechaniczną, jak i biochemiczną. W 6. dobie inkubacji jaj wylęgowych białko przekształca się w płyn owodniowy, który stanowi środowisko rozwoju zarodka (owodnia). Lepkość białka (płynu owodniowego) pozwala na utrzymanie zarodka w stałej pozycji, a także zapobiega przenikaniu drobnoustrojów do rozwijającego się pisklęcia. Ten parametr jest także wyznacznikiem świeżości jaja (im jajo świeższe, tym białko gęstsze). Jego konsystencja zależy od budowy i wiązań kompleksu białek enzymatycznych, m.in. lizozymu. Lizozym (muramidaza) jest białkiem (enzymem) o działaniu hydrolitycznym. Jako jedna z barier ochronnych w jaju ma zdolność rozkładania ściany komórkowej bakterii (działanie bakteriostatystyczne i -bójcze). Zawartość lizozymu oraz jego aktywność hydrolityczna zmienia się wraz ze starzeniem się jaja, co może sugerować mniejsze bezpieczeństwo dla zarodka w jaju wylęgowym lub mniejszą przydatność dla konsumenta z punktu widzenia higieny produktów spożywczych. Istotnym jest także stopień zakwaszenia białka. Z czasem wartość pH w białku jaja wzrasta, następuje alkalizacja środowiska, co wpływa na zmiany struktury białka i jest związana z jego lepkością.  Celem badań jest analiza cech fizykochemicznych oraz ocena zmienności zawartości lizozymu i jego aktywności enzymatycznej przy uwzględnieniu lepkości i pH białka oraz płynu owodniowego jaj wylęgowych kurcząt rzeźnych w czasie inkubacji.

Project description

Good-quality broods depend on many factors, both at the condition of the reproductive flock and during the hatching of eggs in incubators. One of the most important factors is the biological value of hatching eggs, which should be characterized by the appropriate egg weight, egg shape index, and morphological composition. The egg consists of a yolk surrounded by a vitelline membrane, a albumen that distinguishes between a thick and a thin fraction, also two subcutaneous membranes and a eggshell. Each of these elements has a role assigned to it, which is essential for the embryonic development of birds. The yolk is the place of the embryo's development, which is surrounded by a durable vitelline membrane. The shell is covered with a layer of mucins, which protects the embryos against the penetration of microorganisms and forms the external environment of the egg. Albumen is also a specific protective barrier, both mechanical and biochemical. On the 6th day of incubation of the hatching eggs, the albumen transforms into the amniotic fluid, which is the environment for the embryo's development (amniotic fluid). The viscosity of the albumen (amniotic fluid) allows the embryo to remain in a constant position and also prevents the penetration of microorganisms into the developing chick. This parameter is also an indicator of the freshness of the egg (the fresher egg – the thicker albumen). Its consistency depends on the structure and bonds of the enzyme protein complex, incl. lysozyme. Lysozyme (muramidase) is a protein (enzyme) with a hydrolytic effect. As one of the protective barriers in the egg, it has the ability to break down the bacterial cell wall (bacteriostatic and bactericidal effect). The content of lysozyme and its hydrolytic activity change with the aging of the egg, which may suggest less safety for the embryo in the hatching egg or less usefulness for the consumer from the food hygiene point of view. The degree of protein acidification is also important. With time, the pH value in the egg white increases, the environment becomes alkalized, which changes the structure of the protein and is related to its viscosity. The aim of the research is to analyze the physicochemical characteristics and to assess the variability of the content of lysozyme and its enzymatic activity, taking into account the viscosity and pH of the albumen and amniotic fluid of hatching eggs of broiler chickens during incubation.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Wartość biologiczna jaj wylęgowych drobiu determinuje efektywność lęgów. Budowa jaja oraz skład morfologiczny i procesy zachodzące w nich są istotne dla rozwoju embrionalnego ptaków. Skorupa chroni embriony przed wnikaniem drobnoustrojów oraz stwarza optymalne środowisko dla rozwoju piskląt. Żółtko stanowi miejsce rozwoju zarodka, które otoczone jest błoną witelinową. Białko również jest swoistą barierą ochronną, zarówno mechaniczną, jak i biochemiczną. Wykonane badania w zakresie analizy cech jaja i zachodzących zmian w czasie rozwoju embrionalnego skutkowały poznaniem procesów w zakresie fizjologii lęgu drobiu. Istotnym wynikiem badań, jest poznanie mechanizmów, które zauważalne są we frakcji białka i owodni. W 6. dobie inkubacji jaj wylęgowych białko oddaje frakcje na korzyść płynu owodniowego, który stanowi środowisko rozwoju zarodka. Lepkość białka (płynu owodniowego) pozwala na utrzymanie zarodka w stałej pozycji, a także zapobiega przenikaniu drobnoustrojów do rozwijającego się pisklęcia. Jest to zależne od budowy i wiązań kompleksu białek enzymatycznych, m.in. lizozymu (muramidazy). Jest to białko aktywne enzymatycznie. Jako jedna z barier ochronnych w jaju ma zdolność rozkładania ściany komórkowej bakterii, co stanowi o funkcji antybakteryjnej. Wykazano istotny spadek wytrzymałości błony witelinowej, obniżenie pH białka, a także istotne zmiany w pH żółtka. Lepkość białka oraz aktywność lizozymu były zależne od procesu powstawania płynu owodniowego i redukcji ilościowej białka. Lepkość w tym czasie znacznie wzrosła, a aktywność hydrolityczna lizozymu była znacznie mniejsza w płynie owodniowym niż w białku. Można wnioskować, że uzyskane wyniki badań wskazują na istotne zależności między embrionem a strukturą jaja i zmianami zachodzącymi w czasie inkubacji. Zmiany strukturalne białka, żółtka i płynu owodniowego oraz ich cechy fizykochemiczne potwierdzają założenia w zakresie uwadniania się frakcji, zmian pH, lepkości i aktywności lizozymu, które mają znaczenie w aspekcie obrony zarodków przed wnikaniem drobnoustrojów, a tym samym z zamieralnością w czasie lęgu. Badania wskazują, że płynna frakcja białka przenika do płynu owodniowego (wzrost lizozymu w 12. dobie). Jest to nowy stan wiedzy w zakresie technologii lęgu oraz podstaw związanych z fizjologią rozwoju embrionalnego ptaków.

ANG: The poultry eggs’ biological value determines the hatching effectiveness. The egg structure, as well as the morphological composition and processes occurring in it, are essential for the embryonic development of birds. The eggshell protects the embryos against microorganisms and creates an optimal environment for the chick’s development. The yolk is the embryo's site of development, surrounded by a vitelline membrane. Albumen is also a protective barrier, both mechanical and biochemical. The research carried out in the analysis of egg characteristics and changes occurring during embryonic development resulted in the knowledge of the processes in the physiology of poultry hatching. An essential result of the research is the recognition of the mechanisms that are noticeable in the protein and amnion fractions. On the 6th day of incubation of hatching eggs, the protein gives fractions in favor of the amniotic fluid, which is the environment for the development of the embryo. The viscosity of the protein (amniotic fluid) allows the embryo to be held in a fixed position and prevents the penetration of microbes into the developing chick. It depends on the structure and bonds of the enzyme protein complex, e.g., lysozyme (muramidase). It is an enzymatically active protein. As one of the protective barriers in the egg, it can break down the bacterial cell wall, which is an antibacterial function. A significant decrease in the strength of the vitelline membrane, a decrease in the pH of the protein, and significant changes in the pH of the yolk was demonstrated. Protein viscosity and lysozyme activity depended on the formation of amniotic fluid and protein quantitative reduction. Viscosity at this time increased significantly, and the hydrolytic activity of lysozyme was much lower in amniotic fluid than in protein. The obtained research results indicate significant relationships between the embryo and the structure of the egg, as well as changes occurring during incubation. Structural changes in the protein, yolk, and amniotic fluid, as well as their physicochemical features, confirm the assumptions regarding the hydration of the fraction, changes in pH, viscosity, and lysozyme activity, which are essential in terms of defending the embryos against the penetration of microorganisms, and thus with mortality during hatching. Studies indicate that the liquid fraction of the protein penetrates the amniotic fluid (lysozyme increase on the 12th day). It is a new state of knowledge in the field of hatching technology and the basics related to the physiology of the embryonic development of birds.

Opis projektu

W ostatnich latach obserwuje się wzrost popytu na mięso drobiowe głównie ze względu na jego wysoką wartość odżywczą i dietetyczną. Jednym z atutów mięsa kurczęcego jest jego cena, która jest niższa, w porównaniu do mięsa innych gatunków ptaków użytkowych (m.in. kaczek, indyków, gęsi). Wzrost ten również wynika z rosnących oczekiwań konsumentów w stosunku do jakości surowca mięsnego. Mięso kurczęce jest bogate w łatwo przyswajalne białko oraz cechuje się mniejszą zawartością tłuszczu w porównaniu do mięsa drobiu wodnego. Mięso z nóg kurcząt cechuje się większą zawartością tłuszczu (w tym cholesterolu) niż mięśnie piersiowe kurcząt rzeźnych. Wpływ występowania określonych polimorfizmów pojedynczego nukleotydu (SNP) w genach LPL (gen lipazy lipoproteinowej) oraz FTO (gen podatności na otyłość) na zawartość tłuszczu w mięsie drobiu został potwierdzony. Jednakże wpływ tych SNP na podstawowy skład chemiczny, cechy fizykochemiczne, cechy reologiczne, teksturę, mikrostrukturę oraz cechy sensoryczne mięsa drobiowego dotychczas zostały przebadane w ograniczonym zakresie. Analiza sekwencji genów LPL i FTO pozwoli na ocenę częstotliwości występowania opisanych SNP, zidentyfikowanie nowych SNP oraz określenie wpływu obu grup SNP (znane, nowe) na jakość mięsa kurcząt brojlerów Ross 308.

Project description

In recent years, an increase in demand for poultry meat has been observed, mainly due to its high nutritional and dietary value. One of the advantages of poultry meat is its price, which is lower than that of other species of utility birds (including ducks, turkeys, and geese). This increase also results from the growing expectations of consumers in relation to the quality of the raw meat. Chicken meat is rich in easily digestible protein and has a lower fat content compared to water poultry meat. Chicken leg meat has a higher fat content (including cholesterol) than the breast muscles of slaughter chickens. The effect of specific single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the LPL (lipoprotein lipase gene) and FTO (obesity susceptibility gene) genes on the fat content of poultry has been confirmed. However, the influence of these SNPs on the basic chemical composition, physicochemical characteristics, rheological characteristics, texture, microstructure and sensory characteristics of poultry meat has so far been studied to a limited extent. Sequence analysis of the LPL and FTO genes will allow to assess the frequency of the described SNPs, identify new SNPs and determine the influence of both SNP groups (known, new) on the meat quality of Ross 308 broiler chickens.

Opis projektu

Postęp biologiczny ukierunkowany na ciągły wzrost plonowania i zawartości podstawowych składników pokarmowych min. białka, węglowodanów i tłuszczy przyczynił się do ograniczenia koncentracji innych cennych dla człowieka składników żywieniowych w płodach rolnych. Wiele substancji występujących w roślinach ma działanie prozdrowotne dla człowieka. Szczególnie ważne są związki posiadające zdolność wiązania wolnych rodników, a więc działające przeciwnowotworowo. Cennym źródłem takich substancji jest ziarno zbóż, zwłaszcza jęczmienia. Na Wydziale Rolnictwa i Biotechnologii badane są pierwotne formy jęczmienia o charakterystycznym, czarno zabarwionym ziarnie (Hordeum vulgare L. var. nigricans (Ser.) Körn oraz H. vulgare L. var. rimpaui Wittm). Z badań wstępnych wynika, że genotypy te posiadają potencjał produkcyjny i cechy jakościowe uzasadniające ich gospodarcze wykorzystanie. Na zawartość przeciwutleniaczy w ziarnie, a tym samym jego aktywność antyoksydacyjną oprócz czynników genetycznych wpływ maja również czynniki środowiskowe i agrotechniczne. Korzystnie na zawartość przeciwutleniaczy może wpływać ich uprawa w systemie ekologicznym. Celem naukowym badań jest ocena zawartości przeciwutleniaczy w ziarnie pierwotnych form jęczmienia, w porównaniu z odmianą współczesną, w warunkach uprawy ekologicznej oraz konwencjonalnej. Przedmiotem analiz będzie ziarno form pierwotnych jęczmienia o charakterystycznym czarnym zabarwieniu oraz porównawczo odmiany współczesnej, o ziarnie żółtym. Przeprowadzone analizy pomogą odpowiedzieć na pytania: Jaką zawartością przeciwutleniaczy i potencjałem antyoksydacyjnym cechuje się ziarno pierwotnych form jęczmienia? Jaki wpływ na zawartość tych związków ma system uprawy? Jaka jest zależność pomiędzy zawartością poszczególnych związków a potencjałem antyoksydacyjnym? Odpowiedzi na te pytania mogą być przydatne do określenia sposobów poprawy właściwości prozdrowotnych surowców rolniczych i przyczynić się do popularyzacji ziarna pierwotnych form jęczmienia jako surowca do produkcji żywności o podwyższonej wartości odżywczej.

Project description

Biological progress aimed at a constant increase in yield and content of basic nutrients, such as proteins, carbohydrates and fats, has contributed to a reduction in the concentration of other valuable nutrients in agricultural crops. Many substances present in plants have health-promoting effects for humans. Particularly important are compounds that have the ability to bind free radicals, and thus act as anti-cancer agents. Cereal grains, especially barley, are a valuable source of such substances. At the Faculty of Agriculture and Biotechnology, primary forms of barley with characteristic black-coloured grains (Hordeum vulgare L. var. nigricans (Ser.) Körn and H. vulgare L. var. rimpaui Wittm) are studied. Preliminary studies show that these genotypes have production potential and quality traits justifying their economic use. The content of antioxidants in grain, and thus its antioxidant activity, is influenced not only by genetic factors but also by environmental and agrotechnical factors. Their content of antioxidants can be favourably influenced by their cultivation in the organic system. The scientific objective of the planned research is the evaluation of antioxidant content in grains of primary forms of barley, compared with modern varieties, under conditions of organic and conventional cultivation. The subject of analysis will be the grains of primary forms of barley with characteristic black colour, and comparatively, those of a modern variety, with yellow grains. The analyses will help to answer the following questions: What antioxidant content and antioxidant potential does the grain of the primary forms of barley contain? What influence on the content of these compounds has the cultivation system? What is the relationship between the content of individual compounds and antioxidant potential? Answers to these questions may be useful to determine ways of improving the health-promoting properties of agricultural raw materials and contribute to the popularization of grains of primary forms of barley as a raw material for food production with increased nutritional value.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Z uwagi na korzystne cechy prozdrowotne, w ostatnich latach wzrasta zainteresowanie ziarnem jęczmienia jako surowcem do produkcji żywności funkcjonalnej i nutraceutyków. Walory dietetyczne, jęczmień zawdzięcza min. substancjom bioaktywnym znajdującym się w ziarnie. Większość z nich wykazuje właściwości przeciwutleniające. Należą do nich takie związki jak kwasy fenolowe, flawonole, flawonoidy czy antocyjany. Przeciwutleniacze redukują stres oksydacyjny zmiatając wolne rodniki, przez co wykazują działanie ochronne dla komórek organizmu i zmniejszają ryzyko wystąpienia wielu chorób min. Alzheimera, Parkinsona i chorób serca. Przeciwutleniacze wykazują również działanie ochronne dla samej rośliny, ograniczając skutki stresu środowiskowego.
Poszukiwane są więc genotypy jęczmienia oraz metody uprawy gwarantujące produkcję wysokiej jakości ziarna, bogatego w związki bioaktywne. Szczególnie dużą zawartością pożądanych związków mogą cechować się ziarniaki o innym od typowego (żółtego) zabarwieniu np. fioletowe, niebieskie lub czarne. Barwy te wynikają bowiem ze zwiększonej zawartości flawonoidów, antocyjanidyn lub fitomelaniny – związków o właściwościach przeciwutleniających. Celem badań było więc określenie różnic w profilu związków fenolowych oraz potencjale antyoksydacyjnym  ziarna pomiędzy pierwotnymi, czarnoziarnistymi genotypami jęczmienia Hordeum vulgare L.var nigricans (Ser.) Körn i H. vulgare L. var. rimpaui Wittm., a odmianą współczesną o ziarnie żółtym. Badania miały również wykazać, czy warunki uprawy będą miały wpływ na kompozycję związków bioaktywnych w ziarnie oraz w jaki sposób poszczególne genotypy będą reagowały na zróżnicowane czynniki agrotechniczne. Wyniki wskazują na znacznie wyższą aktywność antyoksydacyjną oraz koncentrację kwasów fenolowych, flawonoidów oraz fitomelaniny w ziarnie genotypów czarnoziarnistych. Ziarniaki o czarnej barwie zawierały też niewielkie ilości antocyjanidyn i chlorofilu oraz wybitnie dużo fitomelaniny. Korzystny wpływ na zawartość związków fenolowych, miała uprawa jęczmienia w systemie ekologicznym oraz opryskiwanie roślin wodnym roztworem biostymulatora składającego się z aminokwasów. Aktywność przeciwutleniająca ziarna wynikała z zawartości kwasu syryngowego, naringerniny, kwercetyny, luteoliny i fitomelaniny, co potwierdza wysokie właściwości przeciwutleniające tych związków. Przeprowadzone badania dowiodły więc, że ziarno czarnoziarnistych genotypów Hordeum vulgare L.var nigricans (Ser.) Körn i H. vulgare L. var. rimpaui Wittm. cechuje się znacznie korzystniejszymi właściwościami funkcjonalnymi niż ziarno odmiany współczesnej, a uprawa w ekologicznym systemie gospodarowania oraz stosowanie nalistne biostymulatora aminokwasowego dodatkowo poprawia te właściwości.
ANG: Due to its beneficial health-promoting properties, interest in barley grain as a raw material for functional foods and nutraceuticals has been growing in recent years. The dietary benefits of barley are due, among other things, to the bioactive substances found in the grain. Most of these have antioxidant properties. These include compounds such as phenolic acids, flavonols, flavonoids or anthocyanins. Antioxidants reduce oxidative stress by scavenging free radicals, thus having a protective effect on the body's cells and reducing the risk of many diseases, such as Alzheimer's, Parkinson's and Alzheimer's disease. Alzheimer's, Parkinson's and heart disease. Antioxidants also have a protective effect on the plant itself, reducing the effects of environmental stress.
The search is therefore on for barley genotypes and cultivation methods that guarantee the production of high-quality grain, rich in bioactive compounds. Particularly high levels of the desired compounds can be found in grains with a colour different from the typical (yellow), e.g. violet, blue or black. This is because these colours result from an increased content of flavonoids, anthocyanidins or phytomelanins - compounds with antioxidant properties. Therefore, the aim of this study was to determine differences in the profile of phenolic compounds and antioxidant potential of grains between the original black-grained barley genotypes Hordeum vulgare L.var nigricans (Ser.) Körn and H. vulgare L. var. rimpaui Wittm. and the modern variety with yellow grains. The study was also designed to show whether growing conditions would affect the composition of bioactive compounds in the grain and how the different genotypes would respond to varying agrotechnical factors. The results indicate a significantly higher antioxidant activity and concentration of phenolic acids, flavonoids and phytomelanin in the grains of the black-coloured genotypes. The black-coloured grains also contained small amounts of anthocyanidins and chlorophyll and an outstanding amount of phytomelanin. The content of phenolic compounds, was favourably affected by growing barley in an organic system and spraying the plants with an aqueous solution of a biostimulant consisting of amino acids. The antioxidant activity of the grain was due to the content of syringic acid, naringernin, quercetin, luteolin and phytomelanin, confirming the high antioxidant properties of these compounds. Thus, the conducted study proved that the grains of the black-grain genotypes Hordeum vulgare L.var nigricans (Ser.) Körn and H. vulgare L. var. rimpaui Wittm. have significantly more favourable functional properties than those of the modern variety, and that cultivation in an organic farming system and the foliar application of an amino acid biostimulant further improve these properties.

Opis projektu

Mleko krowie jest źródłem niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych, takich jak kwas α-linolenowy czy też kwas linolowy. Nienasyconym kwasom tłuszczowym przypisuje się właściwości przeciwnowotworowe i przeciwmiażdżycowe, dodatkowo kwasy tłuszczowe obniżają poziom cholesterolu we krwi oraz wzmacniają odporność organizmu na stany zapalne. Ponadto tłuszcz mleczny stanowi źródło cennych przeciwutleniaczy, do których zaliczają się α-tokoferol oraz β-karoten. Witaminy te zwalczają wolne rodniki, które uszkadzają komórki organizmu. Ze względu na właściwości prozdrowotne kwasów tłuszczowych oraz witamin w mleku krowim, ich zawartość jest oznaczana oraz monitorowana za pomocą różnych metod analitycznych. Jak wynika z doniesień literaturowych oraz norm europejskich istnieje wiele sposobów przygotowania prób mleka do oznaczania profilu kwasów tłuszczowych oraz zawartości w nich  witamin A oraz E. Profil kwasów tłuszczowych ustala się poprzez analizę z wykorzystaniem chromatografu gazowego. Natomiast zawartość witamin w próbie mleka oznacza się za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Celem niniejszego działania naukowego jest opublikowanie wyników badań  na temat wpływu sposobu przygotowania próby mleka na profil kwasów tłuszczowych oraz zawartości w nim witamin A oraz E. W pracy tej zostaną porównane różne metody przygotowania prób mleka zarówno surowego, jak i poddanego procesom termicznym. Przeprowadzona zostanie rozbudowana analiza statystyczna otrzymanych wyników. Ustalenie najkorzystniejszego, najbardziej ekonomicznego i najmniej pracochłonnego sposobu przygotowania prób do oznaczeń będzie jednym z nadrzędnych celów badań.

Project description

Cow's milk is a source of essential fatty acids such as α-linolenic acid and linoleic acid. Unsaturated fatty acids are assigned anti-cancer and antiatherosclerotic properties, additionally fatty acids lower blood cholesterol and strengthen the body's resistance to inflammation. Moreover, milk fat is a source of valuable antioxidants, including α-tocopherol and β-retinol. These vitamins fight free radicals that damage the body's cells. Due to the health-promoting properties of fatty acids and vitamins in cow's milk, their content is determined and monitored using various analytical methods. According to literature reports and European standards, there are many ways to prepare milk samples for determining the profile of fatty acids and the content of vitamins A and E. The profile of fatty acids is determined by analysis using a gas chromatograph. On the other hand, the vitamin content in the milk sample is determined by high-performance liquid chromatography. The aim of this research activity is to publish the results of research on the influence of the method of milk sample preparation on the fatty acid profile and the content of vitamins A and E. This work will compare different methods of preparing milk samples, both raw and subjected to thermal processes. An extensive statistical analysis of the obtained results will be carried out. Determining the most advantageous, economical and least labor-intensive method of preparing samples for determinations will be one of the overarching goals of the research.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych
Oznaczanie profilu kwasów tłuszczowych w próbkach mleka jest jednym z ważniejszych parametrów w przemyśle mleczarskim. W literaturze oraz normach europejskich odnaleźć można kilka metodologii oznaczania kwasów tłuszczowych w produktach mlecznych. Podstawowa procedura określania profilu kwasów tłuszczowych w próbkach mleka obejmuje takie etapy jak: izolacja tłuszczu lub bezpośrednia metylacja, transmetylacja, ekstrakcja kwasów tłuszczowych oraz analiza metodą chromatografii gazowej. W opublikowanej pracy porównano osiem metod analizy zawartości kwasów tłuszczowych w próbce mleka krowiego. Wybrane metody różniły się między sobą etapami przygotowania kwasów tłuszczowych do analizy chromatograficznej. Różnice te wynikały między innymi: ze sposobu izolacji tłuszczu oraz z zastosowania pośredniej lub bezpośredniej metylacji. Pomimo zastosowania różnych metod przygotowania kwasów tłuszczowych, wyniki profilu kwasów tłuszczowych w badanej próbce mleka nie różniły się statystycznie między sobą. W celu ułatwienia wyboru metody oznaczania kwasów tłuszczowych w próbkach mleka, metody zostały ocenione za pomocą narzędzi oceny środowiskowej procedury analitycznej: Analytical Eco-Scale, Green Analytical Procedure Index (GAPI) oraz Analytical Greenness for Sample Preparation (AGREEprep). Najwyżej oceniona została metoda oparta na bezpośredniej metylacji mleka. Pominięcie etapu izolacji tłuszczu ma wpływ na zmniejszenie ilości zużywanych toksycznych chemikaliów i odczynników oraz generuje mniejszą ilość odpadów, znacznie wyższą przepustowość i niższe koszty analizy. Przedstawione w pracy wyniki mogą być przydatne badaczom oraz osobom wykonującym rutynowe analizy mleka przy podejmowaniu decyzji i wyborze procedury analitycznej.
 

ANG: Determination of the fatty acid profile in milk samples is one of the most important parameters in the dairy industry. Several methodologies for the determination of fatty acids in dairy products can be found in the literature and European standards. The basic procedure for determining the fatty acid profile of milk samples includes steps such as fat isolation or direct methylation, transmethylation, fatty acids extraction and gas chromatography analysis. In the published study, eight methods of determining the content of fatty acids in a sample of cow's milk were compared. The selected methods differed in the stages of preparation of fatty acids for chromatographic analysis. These differences resulted, among others, from the method of fat isolation and from the use of direct or indirect methylation. Despite the use of different methods of fatty acids preparation, the results of the fatty acid profile in the tested milk sample did not differ statistically from each other. In order to facilitate the selection of the method for the determination of fatty acids in milk samples, the methods were evaluated using the environmental assessment tools for the analytical procedure: Analytical Eco-Scale, Green Analytical Procedure Index (GAPI) and Analytical Greenness for Sample Preparation (AGREEprep). The method based on direct milk methylation was rated the highest. Skipping the fat isolation step reduces the amount of toxic chemicals and reagents used and generates less waste, significantly higher throughput and lower analysis costs. The results presented in the paper may be useful to researchers and people performing routine milk analyzes when making decisions and choosing an analytical procedure.

Opis projektu

Owoce papryki rocznej (Capsicum annuum L.) są jednym z czołowych surowców w przemyśle przetwórczym. Producenci oraz przetwórcy owoców papryki cenią sobie odpowiednie cechy technologiczne, dzięki którym zwiększa się wydajność produkcji przy jednoczesnym obniżeniu kosztów przetworzenia. Jednym ze sposobów uzyskania pożądanych celów są linie androdiploidalne, które otrzymuje się w procesie indukowanej androgenezy Capsicum spp. Obok regenerantów haploidalnych o  gametycznej liczbie chromosomów, pojawiają się także formy diploidalne. Są one zdecydowanie bardziej przydatne niż haploidy z uwagi na zaistniałą spontaniczną diploidyzację.
Substancjami, odpowiadającymi za charakterystyczny ostry smak owoców papryki są kapsaicynoidy. Zawartość kapsaicynoidów w owocach waha się od 0,1% u odmian słodkich do 1% u odmian ostrych. W ostatnich latach wzrasta ilość badań dotyczących antykancerogennego działania tych substancji, pojawia się również zapotrzebowanie na owoce o podwyższonej zawartości kapsaicynoidów i nowe odmiany. Najlepszym źródłem oryginalnych, stabilnych odmian są podwojone haploidy, wyrównane pod względem cech fenotypowych i utrzymujące je w kolejnych pokoleniach. Rośliny rodzicielskie, mieszańce oraz genotypy nowo uzyskane w wyniku indukowanej androgenezy, zostaną ocenione przy pomocy technik molekularnych pod kątem stabilności otrzymanych genotypów i różnic względem roślin matecznych. Techniki molekularne zostaną także  porównane w kontekście użyteczności dla Capsicum spp. Dla owoców wszystkich genotypów zostanie wyznaczona zawartość kapsaicynoidów. Oczekujemy, że badania przyczynią się do otrzymania nowych, stabilnych odmian o podwyższonej zawartości kapsaicynoidów.

Project description

Fruits of the pepper Capsicum annuum L. are one of the leading raw materials in the processing industry. Producers and processors of pepper fruits value appropriate technological features that increase production efficiency while reducing processing costs. One of the ways to achieve the desired targets are androdiploid lines, which are obtained by induced androgenesis of Capsicum spp. In addition to haploid regenerants with gametic chromosome number, diploid forms are also emerging. These are much more useful than haploids because of the spontaneous diploidisation that occurs.
Capsaicinoids are the substances responsible for the characteristic pungent taste of pepper fruits. The content of capsaicinoids in fruit varies from 0.1% in sweet varieties to 1% in hot varieties. In recent years, there has been an increase in research on the anti-cancerogenic effect of these substances, and there is a demand for fruits with higher capsaicinoid content and new varieties. The best source of original, stable varieties are doubled haploids, aligned in phenotypic traits and maintaining them in next generations. Parental plants, hybrids and genotypes newly derived from induced androgenesis will be evaluated using molecular techniques for the stability of the obtained genotypes and for differences from maternal plants. The molecular techniques will also be compared in terms of their utility for Capsicum spp. Capsaicinoid content will be determined for fruits of all genotypes. We expect that the research will contribute to obtain new stable cultivars with increased capsaicinoid content.

Opis projektu

W ostatnich latach wyobrażenie o pracy elektroenergetycznych sieci dystrybucyjnych znacznie zmieniło się z uwagi na umożliwienie przyłączania do nich jednostek wytwórczych jako generacji rozproszonej. Dawniej sposób przesyłania energii elektrycznej odbywał się od dużych jednostek wytwórczych (głównie elektrowni węglowych) doodbiorców końcowych. Obecnie z uwagi na rozwój instalacji odnawialnych źródeł energii powoduje, że w „głębi” sieci oprócz odbiorców energii elektrycznej znajdują się jej wytwórcy, co wpływa na istotną zmianę zarządzania pracą tego typu sieci elektroenergetycznych. Pamiętać też należy o zmniejszających się zasobach paliw kopalnych, co powoduje w niedalekiej przyszłości decentralizację wytwarzania energii elektrycznej i może sprawić problemy związane ze niezawodnością i jakością dostaw energii elektrycznej, stabilnością takiego systemu elektroenergetycznego, a nawet z zapewnieniem bezpieczeństwa energetycznego kraju. Istnieje więc potrzeba stworzenia takiego sposobu zarządzania pracą takich sieci poprzez opracowanie algorytmów sterowania, by zapewnić stabilność, niezawodność, jakość dostaw energii elektrycznej przy osiągnięciu możliwie wysokiej efektywności ekologicznej, ekonomicznej i energetycznej. Prowadzone badania mają na celu stworzenie, walidację i wykazanie korzyści ze stosowania adaptacyjnych algorytmów sterowania pracą sieci elektroenergetycznej z generacją rozproszoną w oparciu o wszystkich uczestników rynku energii elektrycznej, zapewniających: bilans mocy i energii elektrycznej w lokalnym systemie elektroenergetycznym z generacja rozproszoną, samowystarczalności lokalnego systemu elektroenergetycznego, wyższej efektywności wykorzystania wyprodukowanej energii elektrycznej zgodnie z zapotrzebowaniem i zagospodarowanie nadwyżek w magazynach energii, minimalizacji strat związanych z przesyłem energii elektrycznej.

Project description

In recent years, the perception of the operation of electricity distribution networks has changed significantly since generating units can be connected to them as a distributed generation. In the past, electricity was transmitted from large generating units (mainly coal-fired power plants) to end users. Currently, due to the development of renewable energy installations, it means that in the depths of the network, apart from electricity consumers, there are its producers. This significantly changes the management of this type of power grids. One should also remember about the decreasing resources of fossil fuels, which soon will cause decentralization of electricity generation and may cause problems related to the reliability and quality of electricity supply, the stability of such an electricity system, and even ensuring the country's energy security. Therefore, there is a need to create such a method of managing the operation of such
networks by developing control algorithms to ensure stability, reliability and quality of electricity supply while achieving the highest possible ecological, economic and energy efficiency. The conducted research is aimed at creating, validating and demonstrating the benefits of using adaptive algorithms for controlling the operation of the power grid with distributed generation based on all electricity market participants, ensuring: the balance of power and electricity in the local power system with distributed generation, self-sufficiency of the local power system , higher efficiency of using the produced electricity in accordance with the demand and management of surplus in energy storage, minimization of losses related to the transmission of electricity.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Zwiększenie udziału produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii z jednej strony przyczynia się do ochrony środowiska, dekarbonizacji sektora energetycznego, ale z drugiej powoduje problemy do rozwiązania związane ze stabilną pracą sieci elektroenergetycznej. Wraz z rozwojem technologii pozyskiwania energii elektrycznej z OZE oraz z mniejszymi kosztami inwestycyjnymi na cele modernizacyjne w sieci niskiego napięcia pojawiły się problemy ze stabilną pracą systemu elektroenergetycznego. Większość problemów jakie aktualnie występują wynika z tego, że kiedyś sieć była przystosowana do przesyłania energii elektrycznej w jednym kierunku. Oznacza to, że wytworzona energia elektryczna z elektrowni przesyłana była liniami elektroenergetycznymi do odbiorcy końcowego. Aktualnie do takiej sieci coraz więcej przyłączanych jest mikroinstalcji fotowoltaicznych bez ponoszenia kosztów związanych z modernizacją takiej sieci. Taki stan powoduje, że energia wytworzona u odbiorcy wprowadza jest do sieci. Nastąpiła zmiana kierunku przesyłu energii elektrycznej. Dodatkowo w takiej sieci nie inwestowano lub w ograniczonym zakresie w układy automatyki do jej monitorowania i sterowania.
W kontekście badań dotyczących optymalnych przepływów energii w sieci elektroenergetycznej z generacją rozproszoną zrealizowano cel działań naukowych polegający zaproponowaniu rozwiązania dotyczącego najkorzystniejszego lokalizowania instalacji fotowoltaicznych umożlwiającego zniwelowanie problemu utrzymania wartości napięcia zasilającego zgodnie z normą PN-EN 50160 w sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia. W celu przedstawienia korzyści z proponowanego rozwiązania opracowano model sieci elektroenergetycznej z wykorzystaniem metody wielobieguników elektrycznych i metody Newtona. Do wykonania badań posłużono się danymi rzeczywistymi z obiektów technicznych (gospodarstw domowych, instalacji fotowoltaicznych), które zostały wykonane przy użyciu analizatora jakości zasilania.
Na podstawie przeprowadzonych badań okazało się, że lokalizowanie instalacji fotowoltaicznych przy stacjach transformatorowych SN/nN poprawia pracę systemu elektroenergetycznego poprzez utrzymanie wartości napięć w zakresie normy na całym zasilanym odcinku. To pozwala, zgodnie z planowanymi efektami, na zwiększenie samowystarczalności energetycznej, minimalizując przy tym straty mocy i energii czynnej. Daje to możliwość efektywnego zarządzania energią elektryczną, bez znaczących kosztów inwestycyjnych związanych z wdrażaniem rozbudowanych systemów zarządzania energią. Powoduje to, że Operator Systemu Dystrybucyjnego może utrzymywać wyższy poziom napięcia w sieci niskiego napięcia, z uwagi na odbiorniki o dużej mocy (np. na pompy ciepła), a instalacje fotowoltaiczne nie będą odłączane z sieci wynikające z przekroczenia napięcia. Dzięki temu inwestor decydujący się na takie rozwiązanie techniczne nie będzie ponosił strat z tytułu niewyprodukowanej energii elektrycznej wynikającej ze zbyt wysokiego napięcia i zadziałania zabezpieczeń nadnapięciowych w inwerterach, co zwiększa efektywność energetyczną. Zaproponowane rozwiązanie również będzie bardzo atrakcyjnym czynnikiem do tworzenia lokalnych spółdzielni energetycznych.

ANG: Increasing the share of electricity production from renewable energy sources on one hand contributes to environmental protection and decarbonisation of the energy sector, but on the other hand causes problems related to the stable operation of the power grid. Along with the development of technology for obtaining electricity from RES and with lower investment costs for modernization purposes in the low-voltage network, problems with the stable operation of the power system appeared. Most of the difficulties that currently occur result from the fact that in the past the network was adapted to transmit electricity in one direction. This means that the generated electricity was sent via power lines from the power plant to the final recipient. Currently, more and more photovoltaic micro-installations are connected to such a grid without incurring costs related to its modernization. This causes the energy generated at the recipient to be fed into the grid. There has been a change in the direction of electricity transmission. In addition, in such a network, no investments or only limited ones were made in automation systems for its monitoring and control.
In the context of research on optimal energy flows in a power grid with distributed generation, the goal of scientific activities was achieved, consisting in proposing a solution for the most advantageous location of photovoltaic installations to overcome the problem of maintaining the supply voltage in accordance with the PN-EN 50160 standard in a low-voltage power grid. In order to present the benefits of the proposed solution, a model of the power grid was developed using the method of electric multipoles and Newton's method. Real data from households and photovoltaic installations, which were made with an electricity quality analyzer, were used to carry out the research.
Based on the conducted research, it turned out that locating photovoltaic installations at MV/LV transformer stations improves the operation of the power system by maintaining the voltage within the standard range on the entire supplied section. This allows, in accordance with the planned effects, to increase energy self-sufficiency, while minimizing power and active energy losses. This gives the possibility of effective management of electrical energy, without significant investment costs related to the implementation of extensive energy management systems based, for example, on genetic algorithms and neural networks, etc. Such a solution allows to Distribution Network Operator to maintain a higher voltage level in the low-voltage grid due to high-power receivers, (e.g. heat pumps), and photovoltaic installations will not be disconnected from the grid as a result of exceeding the voltage.  As a result, the investor who decides on such a technical solution will not incur losses due to unproduced electricity resulting from too high voltage and activation of overvoltage protections in inverters.

Opis projektu

Analiza sygnałów biomedycznych, a w szczególności sygnałów elektrokardiograficznych (EKG) generowanych przez komórki czynnościowe organizmu ludzkiego jest zagadnieniem, które na przestrzeni ostatnich kilku lat zyskało na swojej popularności. Ważnym w tym kontekście jest uświadomienie sobie, iż poziom wiarygodności informacji, uzyskiwanej w trakcie analizy przebiegu EKG, jest bezpośrednio uwarunkowany jakością i efektywnością wykorzystanych metod cyfrowego przetwarzania sygnału. Realizacja badań związanych z pomiarem, przetwarzaniem i analizą sygnału EKG, na potrzeby oceny zmienności poszczególnych parametrów przebiegu i znalezienia ich odwzorowania w jednostkach chorobowych jest w mojej opinii istotnym podejściem. W podjętych dotychczas badaniach oceniałam możliwość wykorzystania metod uczenia maszynowego w kompresji i klasyfikacji sygnału EKG, na potrzeby zastosowania w urządzeniach realizujących tele-monitoring pacjenta. W tym celu analizowałam różne podejścia w przetwarzaniu sygnału EKG, testując istniejące i implementując nowe algorytmy wykrywania wybranych fragmentów sygnału EKG, stosując algorytmy Matching Pursuit oraz badając różne architektury sieci neuronowych. Planowane badania mają na celu określenie skuteczności klasyfikacji przy pomocy innowacyjnej metody z wykorzystaniem poszukiwania dopasowującego oraz porównanie tej techniki z innymi technikami uczenia maszynowego.

Project description

The analysis of biomedical signals, and in particular electrocardiographic (ECG) signals generated by functional cells of the human body, is an problem that has gained in popularity over the last few years. In this context, it is important to realize that the level of reliabilityof the information obtained during the analysis of the ECG waveform is directly dependent on the quality and effectiveness of the digital signal processing methods used. In my opinion, the implementation of research related to the measurement, processing and analysis of the ECG signal for the purpose of assessing the variability of individual parameters of the waveform and finding their meaning in disease entities is an important approach. In the research I have undertaken, I have assessed the possibility of using machine learning methods in the compression and classification of the ECG signal for use in patient tele-monitoring devices. To do this, I analyzed various approaches in ECG signal processing, testing the existing and implementing new algorithms for detecting selected parts of the ECG signal, using Matching Pursuit algorithms, and analyzing various neural network architectures. The planned research is aimed at determining the effectiveness of classification with the use of an innovative method using matching search and comparing this technique with other machine learning techniques.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Monitorowanie stanu zdrowia i związane z tym technologie stanowią dynamicznie rozwijający się obszar badań. Elektrokardiogram (EKG) pozostaje do chwili obecnej najbardziej popularnym narzędziem pomiarowym w ocenie i diagnostyce chorób serca. Jak wskazuje literatura ilość rozwiązań obejmujących systemy monitorowania sygnału EKG rośnie w postępie wykładniczym. Z przeznaczenia sygnał EKG dostarcza informacji o zmienności potencjału bioelektrycznego w zależności od czasu w trakcie pracy serca. Rozpoznawanie wzorców EKG zyskało na znaczeniu zarówno w zastosowaniach klinicznych, jak i pozamedycznych (tj. naukowo-badawczych), począwszy od diagnostyki chorób sercowo-naczyniowych, aż po identyfikację człowieka, aspekty telemedycyny, czy monitorowanie w ramach domowej opieki medycznej. Zrealizowane badania odnosiły się do zagadnień inżynierii biomedycznej, w tym przetwarzania i analizy sygnału elektrokardiograficznego. Zdefiniowano i zbadano modele klasyfikacji chorób układu krążenia oparte na klasycznych klasyfikatorach uczenia maszynowego. Badania podjęto na niedawno opublikowanej bazie danych PTB-XL, której sygnały EKG zostały wcześniej poddane szczegółowej analizie. Klasyfikacja została zrealizowana dla 2, 5 i 15 klas, odpowiadających chorobom serca. Koncepcję badań oparto o niedoceniany algorytm Orthogonal Matching Pursuit (OMP), wykazując istotny wpływ parametrów zwięzłej reprezentacji na poprawę wydajności procesu klasyfikacji. Zaproponowano nową metodę wykrywania załamków R i na ich podstawie określania lokalizacji zespołów QRS. Opracowano nowatorskie metody agregacji fragmentów sygnału EKG zawierających odcinki QRS, niezbędne do badań klasycznych klasyfikatorów. W rezultacie udowodniono, że sygnał EKG poddany algorytmom detekcji załamka R, ekstrakcji zespołów QRS i resamplingu bardzo dobrze sprawdza się w klasyfikacji przy użyciu drzew decyzyjnych. Ocenie poddawano także wydajność algorytmów zaproponowanych na potrzeby realizacji metodologii badawczej. Zastosowanie OMP w zagadnieniu klasyfikacji umożliwiło uzyskać najwyższą dokładność na poziomie 90,4% w rozpoznawaniu 2 klas, natomiast niespełna 78% dla 5 klas i 71% dla 15 klas.

ANG: Health monitoring and related technologies are a rapidly growing area of research. To date, the electrocardiogram (ECG) remains the most popular measurement tool in the evaluation and diagnosis of heart disease. As the literature indicates, the number of solutions involving ECG signal monitoring systems is growing. By design, the ECG signal provides information about the variation of the bioelectric potential in relation to time during the heart. ECG pattern recognition has become increasingly important in both clinical and non-medical (i.e., scientific and research) applications, ranging from cardiovascular disease diagnosis to human identification, aspects of telemedicine, or home health care monitoring. The research conducted addressed biomedical engineering issues, including electrocardiographic signal processing and analysis. Cardiovascular disease classification models based on classical machine learning classifiers were defined and studied. The research was realized on the recently published PTB-XL database, whose ECG signals were previously analyzed. Classification was realized for 2, 5 and 15 classes, corresponding to cardiac diseases. The research concept was based on the Orthogonal Matching Pursuit (OMP) algorithm, demonstrating the significant effect of concise representation parameters on improving the performance of the classification process. A new method for detecting R-waves and based on them, determining the location of QRS complexes was proposed. Novel methods were developed for aggregating ECG signal fragments containing QRS segments, which are necessary for classical classifiers. As a result, it was proven that the ECG signal subjected to R-wave detection, QRS complex extraction and resampling algorithms performs very well in classification using decision trees. The performance of the algorithms proposed for the implementation of the research methodology was also evaluated. The use of OMP in the classification issue enabled the highest accuracy of 90.4% in the recognition of 2 classes, while less than 78% for 5 classes and 71% for 15 classes.

Opis projektu

Maszyny, urządzenia oraz konstrukcje budowlane poddawane są ciągłym obciążeniom zmiennym. Charakter tych obciążeń determinuje ich okres eksploatacji określany liczbą cykli obciążenia, które dana konstrukcja jest w stanie przenieść. Nazywany on jest trwałością zmęczeniową i niejednokrotnie przekracza znacząco 10 mln cykli obciążenia. Nowoczesne konstrukcje (silniki samochodowe i okrętowe, napędy kolei wysokich prędkości, elementy turbin) osiągają niekiedy trwałości rzędu 100 mln – 10 mld cykli.
Badania eksperymentalne rzadko dotyczą trwałości zmęczeniowych powyżej 10 mln cykli. Istotnym ograniczeniem dla prowadzenia badań w tym zakresie jest czas badania pojedynczej próbki. Dla 10 mln cykli wynosi on do 11 dni w przypadku zastosowania klasycznych hydraulicznych maszyn wytrzymałościowych przy częstotliwości obciążenia wynoszącej 20 Hz. Próba zmęczeniowa zmierzająca do osiągnięcia 10 mld cykli trwałaby prawie 16 lat. Aby prowadzić badania w obszarze przekraczającym 10 mln cykli, określanym jako zakres zmęczenia gigacyklowego konieczne jest zastosowanie specjalistycznych ultrasonicznych maszyn wytrzymałościowych. W tego typu maszynach częstotliwość obciążania wynosi 20 kHz, przez co badanie pojedynczej próbki do osiągnięcia trwałości 10 mln cykli trwa około 8 minut, a do osiągnięcia 10 mld cykli – mniej niż 6 dni. W Polsce jedyna tego typu maszyna znajduję się na wyposażeniu Laboratorium Badań Materiałów i Konstrukcji Wydziału Inżynierii Mechanicznej Politechniki Bydgoskiej, a metoda pozwalająca na badania z wykorzystaniem tego systemu została wprowadzona do jego zakresu akredytacji (akredytacja Polskiego Centrum Akredytacji nr AB 372).
W literaturze dotyczącej badań w zakresie gigacyklowym wskazuje się na kilka typów charakterystyk opisujących wysoko- i gigacyklowe własności zmęczeniowe materiałów. Brakuje natomiast metody pozwalającej na szacowanie trwałości z uwzględnieniem tej zmienności. W związku z tym podczas realizowanych badań obrano sobie za cel główny opracowanie uniwersalnej metody prognozowania trwałości zmęczeniowej.
Realizacja tego celu wymaga przeprowadzenia wieloetapowych badań weryfikacyjnych materiałów o odmiennej charakterystyce zmęczeniowej. Jednym z tych etapów są badania zmęczeniowe w zakresie wysoko- i gigacyklowym stali wysokowytrzymałej.

Project description

Machines, devices and building structures are subjected to continuous variable loads. The nature of these loads determines their service life, defined by the number of load cycles that a given structure is able to withstand. It is called the fatigue life and often significantly exceeds 10 million load cycles. Modern constructions (car and ship engines, high-speed rail drives, turbine elements) sometimes reach durability of 100 million - 10 billion cycles.
Experimental studies rarely concern fatigue life over 10 million cycles. An important limitation for conducting research in this area is the time of testing a single sample. For 10 million cycles, it is up to 11 days in the case of using classic hydraulic testing machines with a load frequency of 20 Hz. A fatigue test of 10 billion cycles would take almost 16 years. To conduct tests in the area exceeding 10 million cycles, defined as the gigacycle fatigue range, it is necessary to use specialized ultrasonic testing machines. In this type of machines, the loading frequency is 20 kHz, which means that testing a single sample to achieve durability of 10 million cycles takes about 8 minutes, and to reach 10 billion cycles - less than 6 days.
In Poland, the only machine of this type is at the disposal of the Laboratory for Research on Materials and Structures of the Faculty of Mechanical Engineering of the Bydgoszcz University of Technology and the method of testing with the use of this system has been introduced into its scope of its accreditation (accreditation of the Polish Centre for Accreditation No. AB 372).
There are several types of characteristics describing the high- and gigacycle fatigue properties of materials in the literature on research in the gigacycle range. However, there is no method that would allow for the estimation of durability considering this variability. Therefore, the main goal of the research was to develop a universal fatigue life forecasting method.
The implementation of this goal requires multi-stage verification tests of materials with different fatigue characteristics. One of these stages is fatigue testing in the high- and gigacycycle range of high-strength steel.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Prowadzone prace badawcze w inżynierii mechanicznej podyktowane są w znacznym stopniu chęcią zwiększenia bezpieczeństwa i niezawodności budowanych konstrukcji. W procesie projektowania maszyn i urządzeń niezbędne jest więc uwzględnienie problematyki związanej ze zmęczeniem materiałów. Nowoczesne konstrukcje (silniki samochodowe i okrętowe, napędy kolei wysokich prędkości, elementy turbin) osiągają niekiedy trwałości rzędu 100 mln – 10 mld cykli. Oszacowana wartość długości życia elementu mechanicznego stanowi niezmiernie ważną informację dla producenta i użytkownika, dlatego też właściwe zrozumienie procesu zmęczenia przy projektowaniu konstrukcji obciążonych bardzo wysoką liczbą cykli jest niezwykle ważne.
Do większości badań zmęczeniowych wykorzystywane są konwencjonalne maszyny wytrzymałościowe
o napędzie hydraulicznym lub elektromechanicznym. W przypadku badań gigacyklowych (VHCF),
w których osiąga się trwałości powyżej 107 cykli ich zastosowanie z racji uzyskiwanych stosunkowo niskich częstotliwości obciążania staje się mało zasadne. Dla zmniejszenia czasochłonności oraz kosztów tego typu badań opracowano ultrasoniczne systemy badawcze. Standardowo pracują one z częstotliwością obciążania wynoszącą 20 kHz, dzięki temu czas pojedynczego badania zmęczeniowego może zostać skrócony niemal 1000 krotnie. Badanie pojedynczej próbki do osiągnięcia trwałości 10 mln cykli trwa około 8 minut, a do osiągnięcia 10 mld cykli – mniej niż 6 dni. W Polsce jedyny tego typu system znajduję się na wyposażeniu Laboratorium Badań Materiałów i Konstrukcji Wydziału Inżynierii Mechanicznej Politechniki Bydgoskiej.
Przy wykorzystaniu ultrasonicznej maszyny wytrzymałościowej przeprowadzono kompleksowe badania zmęczeniowe wybranej stali składające się z trzech części: badań wstępnych mających na celu określenie podstawowych właściwości wytrzymałościowych materiału, analizy modalnej geometrii próbki metodą elementów skończonych (MES) oraz zasadniczych badań zmęczeniowych. Testy zmęczeniowe składały się z dwóch etapów. W pierwszym wyznaczono granicę zmęczenia metodą Staircase. W drugim etapie przeprowadzono próby zmęczeniowe obejmujące różne poziomy obciążenia. Na podstawie analiz fraktograficznych wyróżniono trzy typy pęknięć zmęczeniowych. Uzyskane wyniki wykorzystano do przygotowania publikacji naukowej, a w przyszłości w ramach realizacji doktoratu posłużą one do opracowania uniwersalnej metody prognozowania trwałości zmęczeniowej.

ANG: Current research in mechanical engineering is dictated by the desire to increase the safety and reliability of structures under construction. In the process of designing machines and devices, it is necessary to take into account the issues related to fatigue of materials. Modern constructions (car and ship engines, high speed rail drives, turbine components) sometimes reach durability of 100 million - 10 billion cycles. The estimated value of the life of a mechanical component is extremely important information for the producer and user, therefore a proper understanding of the fatigue process when designing structures loaded with a very high number of cycles is extremely important.
For most fatigue tests, conventional testing machines with hydraulic or electromechanical drive are used. In the case of gigacycle tests (VHCF), in which durability of more than 107 cycles is achieved, their
use becomes hardly reasonable due to the relatively low loading frequencies obtained. To reduce the time-consuming and costly nature of this type of testing, ultrasonic testing systems have been developed. As a standard, they work with a loading frequency of 20 kHz, so the time of a single fatigue test can be reduced by almost 1000 times. Testing a single specimen takes about 8 minutes to reach 10 million cycles and less than 6 days to reach 10 billion cycles. In Poland, the only machine of this type
is at the disposal of the Laboratory for Research on Materials and Structures of the Faculty of Mechanical Engineering of the Bydgoszcz University of Science and Technology.
Using an ultrasonic testing machine, comprehensive fatigue tests of the selected steel were carried out, consisting of three parts: preliminary tests aimed at determining the basic strength properties of the material, modal analysis of the specimen geometry using the finite element method (FEM), and basic fatigue tests. The fatigue tests consisted of two stages. In the first, the fatigue limit was determined using the Staircase method. In the second stage, fatigue tests involving various load levels were carried out. Based on fractographic analyses, three types of fatigue cracks were distinguished. The obtained results were used to prepare a scientific publication, and in the future, as part of the PhD thesis, they will be used to develop a universal fatigue life prediction method.

Opis projektu

Niezbędnym elementem każdego budynku jest dach, który chroni go przed wpływem warunków atmosferycznych – opadów, wiatru i zmian temperatury. Największy wpływ na rodzaj i rozwiązania materiałowe ma kształt dachu, rodzaj pokrycia oraz nachylenie dachu. Konstrukcje dachowe wykonane są z drewna, stali lub żelbetu. Szczególnie w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych najczęściej stosuje się drewniane konstrukcje dachowe. Drewno postrzegane jest jako najstarszy i najlepszy materiał budowlany, ceniony za niską wagę, dobrą wytrzymałość, elastyczność oraz wysokie walory termiczne i izolacyjne. Najczęściej spotykanym dachem w konstrukcji szkieletowej jest dach dwuspadowy i czterospadowy, który składa się z kalenicy, krokwi narożnych, koszowych oraz głównych.
Celem pracy jest analiza układów konstrukcyjnych krokwi narożnej - warunków podparcia i położenia stężeń bocznych w konstrukcjach dachów czterospadowych, ze względu na stany graniczne nośności i użytkowalności, pod obciążeniem stałym, zmiennym i wiatrem w oparciu o model metody elementów skończonych. Ze względu na coraz częściej występujący silny wiatr odniesieniem do analizy będą prędkości występujące w warunkach rzeczywistych wg skali Enhanced Fujita. Analizowane są elementy o różnych rozpiętościach, przekrojach i spadku dachu.

Project description

A roof that protects it against the influence of weather conditions - rainfall, wind and temperature changes is an essential element of every building. The shape of the roof, the type of covering and the slope of the roof have the greatest impact on the type and material solutions. Roof structures are made of wood, steel or reinforced concrete. Especially in single-family residential buildings, wooden roof structures are most often used. Wood is perceived as the oldest and best building material, valued for its low weight, good strength, flexibility as well as high thermal and insulation values. The most common roof in a skeleton construction is a gable and hipped roof, which consists of a ridge, corner, valley and main rafters.
The aim of the work is to analyze the structural systems of the corner rafter - the conditions of support and the location of lateral bracings in hipped roof structures, due to the limit states of the bearing capacity and serviceability, under constant, variable and wind load based on the finite element method model. Due to the more and more frequent occurrence of strong wind, the reference to the analysis will be the speeds occurring in real conditions, presented in the Enhanced Fujita scale. Elements with different spans, sections and roof slopes are analyzed.

Opis projektu

Spajanie stopów metali o odmiennych właściwościach mechanicznych i metalurgicznych stanowi istotny problem badawczy wymagający rozpoznania licznych kwestii o charakterze poznawczym. W celu sprostania trendowi poprawy osiągów wytwarzanych konstrukcji, materiały o dużej masie zastępowane są lżejszymi, spełniającymi wymagania wytrzymałościowe. Przykładem takiego rozwiązania są połączenia spawane stali i stopów aluminium z zastosowaniem łączników wykonywanych ze zgrzewanych wybuchowo laminatów.
Krytycznym elementem z punktu widzenia nośności materiałów zgrzewanych wybuchowo jest strefa przejściowa. Bardzo duży wpływ na skutki spawania mają wymiary łącznika zgrzewanego wybuchowo, głównie jego grubość. Im większa jest grubość materiałów bazowych, tym mniejszy jest wpływ spawania na strefę przejściową. W przypadku zastosowania łączników zgrzewanych wybuchowo o zredukowanych wymiarach zmniejsza się objętość materiału pozwalająca uwolnić skumulowane w wyniku spawania ciepło, co może prowadzić do degradacji ich właściwości mechanicznych. Tym samym w praktyce stosowane są łączniki o grubościach powyżej kilkunastu milimetrów. Ogranicza to jednak możliwość ich stosowania w budowie struktur lekkich. Co istotne, w literaturze brakuje prac, które podejmowałyby analizy takich połączeń z punktu widzenia oceny trwałości zmęczeniowej.
Problemem badawczym stanowiącym główny cel naukowy projektu jest zatem  określenie wpływu spawania na właściwości zmęczeniowe połączenia spawanego z wykorzystaniem cienkościennego łącznika zgrzewanego wybuchowo stal-aluminium. Przewiduje się, określenie wpływu wprowadzonego ciepła wynikającego z procesu spawania w łącznik zgrzewany wybuchowo na trwałość zmęczeniową połączenia oraz jej odniesienia do jego wytrzymałości. Badania zmęczeniowe oraz analiza mikrostruktury i mechanizmów niszczenia próbek będą stanowić także odwołanie do podjęcia prób dalszej optymalizacji połączenia spawanego, poprzez redukcję wymiarów łącznika zgrzewanego wybuchowo.  
Lepsze poznanie zjawisk zachodzących w tego typu połączeniach może przyczynić się do rozpowszechnienia ich stosowania w konstrukcjach lekkich. Przeprowadzenie prac badawczych z zakresu badań podstawowych może stanowić odniesienie dla konstruktorów projektujących połączenia spawane z wykorzystaniem łączników zgrzewanych wybuchowo.  
Pozytywne wyniki badań uzyskane w ramach proponowanego przedsięwzięcia badawczego będą także stanowiły podstawę dla dalszych badań z zakresu mechaniki pękania analizowanych połączeń.

Project description

Welding alloys of metals with different mechanical and metallurgical properties is a significant research problem which requires recognition of numerous issues of cognitive character. In order to improve the performance of manufactured structures, large mass materials are replaced with lighter ones that still meet the strength requirements. For instance, welded joints of steel and aluminum alloys with the use of explosion welded laminate transition joints.
From the point of view of the explosion welded material strength, this is the transition zone where thermo mechanical effects caused by the welding process cumulate. The transition joint size has a large influence on the effects of welding, particularly its thickness. The thicker the base materials, the smaller the impact of welding on the transition zone. In the case of explosion welded transition joints with reduced dimensions, the material volume decreases allowing to release cumulated welding heat which can lead to degradation of their mechanical properties. Hence, thicker than several mm transition joints are used in practice. This, however, limits their applicability in light structures. Unfortunately, literature does not provide enough studies that would address the problem of modeling such joints in terms of the transition joint thickness impact on the strength of welded steel and aluminum alloy joint. Therefore, there are no studies in the literature that would describe such connections from the point of view of fatigue life assessment.
The research problem constituting the main scientific goal of the project is therefore to determine the influence of welding on the fatigue properties of a welded joint with the use of a thin-walled steel-aluminum explosion welded transition joint. It is expected to determine the influence of the introduced heat resulting from the welding process in the explosive welded transition joint on the fatigue life of the joint and its reference to its strength. Fatigue tests and the analysis of the microstructure and mechanisms of specimen destruction will also be a reference to attempts to further optimize the welded joint by reducing the dimensions of the explosively welded transition joint.
A better understanding of the phenomena occurring in this type of connection may contribute to the widespread use of them in lightweight constructions. Conducting research in the field of basic research may be a reference for designers who design welded joints with the use of explosive welded transition joints.
Positive test results obtained as part of the proposed research project will also form the basis for further research in the field of fracture mechanics of the analyzed joints.

Opis projektu

Probiotyki i probiotyki są szeroko stosowane w celu zapobiegania zaburzeniom flory jelitowej, oraz w celu utrzymania równowagi i poprawy zdolności odpowiedzi immunologicznej oraz wydajności produkcyjnej kurcząt. Flora jelitowa wpływa na zdrowie gospodarza poprzez interakcje gospodarz-mikrobiom, ale specyficzne mechanizmy ich funkcji nie zostały dobrze poznane. Moje badania mają na celu określenie śladów metabolicznych probiotyków i probiotyków wyselekcjonowanych in vitro, określenie dla nich znaczników metabolomicznych, oraz śledzenie aktywności tych samych substancji in vivo. Uczestniczę również w opracowaniu modelu jelita in vitro w celu rozwijania metabolomiki probiotyków, w tym ujawnienia złożonych interakcji metabolicznych probiotyk-komórka. Jest to możliwe przez maksymalne kontrolowanie środowiska interakcji i możliwość pobrania reprezentatywnych próbek metabolicznych. Materiałem wyjściowym są linie komórkowe CACO-2 i Chick8E11. Probiotyki w różnych stężeniach są współhodowane z komórkami, a optymalizacja protokołu analizy ich metabolomu i wyniki, są przedmiotem zgłoszenia na konferencji. Badania metabolomiczne opierają się na technikach analitycznych o wysokiej czułości i rozdzielczości. Po obróbce, tzw derywatyzacji wysuszonej pożywki hodowlanej, docelowy metabolit można wykryć za pomocą chromatografii gazowej połączonej ze spektrometrią mas. Pierwszą grupą badaną są krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA). SCFA są końcowym produktem fermentacji błonnika pokarmowego przez mikrobiotę jelitową i są jednym z podstawowych metabolitów, które odgrywają ważną rolę w utrzymaniu funkcji jelit. Badania przyczyniają się do rozwoju kilku dyscyplin, w tym zootechniki (poprzez wyjaśnienie funkcji probiotyków i prebiotyków stosowanych w produkcji drobiu oraz opracowanie modeli in vitro, które zmniejszają liczbę zwierząt wykorzystywanych w eksperymentach) i nauk chemicznych (poprzez opracowanie nowych zastosowań w metabolomice). Sympozjum ISSS jest jedną z najbardziej uznanych międzynarodowych platform konsultacji w zakresie analiz chemicznych. Uczestnictwo umożliwi mi konsultację protokołów i zawiązanie kontaktów na rzecz rozwoju metabolomiki w PBŚ. Sympozjum cieszy się renomą doskonałej przestrzeni do organizowania współpracy młodych naukowców.

Project description

Probiotics and probiotics are widely used to prevent intestinal flora disturbance to maintain balance and to improve the immune response ability and the production performance of chickens. Intestinal flora influences host health through host-microbe interactions, but the specific mechanisms of their function have not been well understood. My research aims to determine the metabolic footprints and fingerprints of probiotics and probiotics preselected in vitro, set a panel of their signatures, and track the activity of the same substances, in vivo. I am also participating in the development of the in vitro gut model for metabolomics of probiotics, with an aim to reveal the complex probiotic-cell metabolic interactions by maximally controlling the environment of interaction and being able to collect the representative metabolic samples. The starting material are the CACO-2 and Chick8E11 cell lines. Probiotics in varying concentrations are being co-cultured with the cells, and metabolites produced to the culture medium are subject of the analysis presented at the conference. Metabolomics research relies on analytical techniques with high sensitivity and resolution. After derivatizing the dried culture medium, the target metabolite species can be detected by Gas Chromatography coupled to mass spectrometry. The first target group for are the short-chain fatty acids (SCFAs). SCFAs are the final product of the fermentation of dietary fiber by the gut microbiota and are one of the most frequently considered gut metabolites, which play an important role in maintaining the function of intestine. The research provides contribution to several disciplines including zootechnics (by elucidating function of probiotics and prebiotics used in poultry production, and development of in vitro models that reduce number of animals used in the experiments) and chemical science (by the development of new applications in metabolomics. The International Symposium on Separation Sciences is widely acknowledged international platform. Participation in the event will enable the exchange of the technical know-how, and gain the interest and capacities for further development of metabolomics at PBS. The symposium has been historically an excellent opportunity for young researchers.

Opis projektu

Friction Stir Welding (FSW) jest techniką łączenia materiałów w stanie stałym. W ogólnodostępnych publikacjach naukowych badacze wskazują liczne zalety metody FSW w stosunku do innych metod łączenia materiałów m.in. wyższe własności mechaniczne danego złącza, wyższa odporność na korozję, mniejsze zniekształcenia i skurcz. Metoda ta jest powszechnie stosowania do łączenia materiałów wykorzystywanych w przemyśle lotniczym, samochodowym, kolejowym i morskim. Istnieje możliwość łączenia par różnoimiennych, gdzie materiały bazowe to m.in.: stal, stopy aluminium, miedzi, tytanu, magnezu. W wyniku analizy literatury postanowiono podjąć próbę wyznaczenia własności mechanicznych połączenia stali S355 i stopu aluminium AA 6061 T6 wykonanego metodą FSW. Motywacją do szerszego poznania tematu jest poszukiwanie nowych rozwiązań umożliwiających redukcję masy w budowie maszyn poprzez łączenie materiałów o różnych własnościach mechanicznych i metalurgicznych pracujących w zróżnicowanych warunkach środowiskowych. Aby określić praktyczne zastosowanie danej pary materiałów łączonych metodą FSW konieczne jest przeprowadzenie szeregu badań poznawczych i weryfikacyjnych. Aby przeprowadzić badania niezbędne jest opracowanie i wykonanie urządzenia wspomagającego proces FSW. Głównym obszarem zainteresowania będzie określenie i modelowanie trwałości zmęczeniowej stalowo-aluminiowych profili zgrzewanych tarciowo metodą FSW.

Project description

Friction Stir Welding (FSW) is a solid-state material bonding technique. In publicly available scientific publications, researchers indicate numerous advantages of the FSW method about other joining materials methods, including higher mechanical properties of a given joint, higher corrosion resistance, lower distortion, and shrinkage. This method is widely used for joining materials used in the aerospace, automotive, rail, and marine industries. It is possible to combine dissimilar pairs, where the base materials include: steel, aluminum, copper, titanium, and magnesium alloys. As a result of the literature analysis, it was decided to attempt to determine the mechanical properties of the combination of S355 steel and AA 6061 T6 aluminum alloy made using the FSW method. The motivation to learn more about the topic is the search for new solutions enabling weight reduction in machine building by combining materials with different mechanical and metallurgical properties operating in various environmental conditions. To determine the practical application of a given pair of materials joined by the FSW method, it is necessary to conduct a series of cognitive and verification tests. It is necessary to develop and build a device supporting the FSW process to carry out the research. The main area of interest will be the determination and modeling of the fatigue life of steel-aluminum friction welded FSW profiles.

Opis projektu

Dynamiczny rozwój przemysłu i technologii oraz duża konkurencja na rynku generują zapotrzebowanie na tworzenie coraz lżejszych maszyn i urządzeń. Optymalizacja masy bardzo często polega na zastosowaniu materiałów o różnych właściwościach co utrudnia ich późniejsze łączenie. Metoda FSW pozwala zgrzać materiały różnoimienne bez konieczności stosowania spoiwa, tworząc połączenie zdolne do przenoszenia obciążeń. Dzięki zastosowaniu tej techniki połączenia nie powoduje zwiększenia masy całkowitej konstrukcji. Badania mają na celu analizę odporności na pękanie połączenia wykonanego metodą FSW stali S355 i aluminium AA6061-T6 pod kątem jego wykorzystania podczas optymalizacji konstrukcji.

Project description

Dynamic development of industry and technology as well as high competition on the market generate a demand for creating lighter and lighter machines and equipment. Weight optimization very often involves the use of materials with different properties which makes it difficult to combine them. The FSW method allows the welding of dissimilar materials without the use of a binder, creating a connection capable of carrying loads. By using this technique, the joint does not increase the total weight of the structure. This study aims to analyze the fracture toughness of the FSW joint between S355 steel and AA6061-T6 aluminum for its use in structural optimization.

Opis projektu

Pracę nad archiwalną ikonografią Bydgoszczy i poddanie jej twórczemu opracowaniu postanowiłam zacząć od Starego Fordonu. Ta dzielnica ma ogromny potencjał do rozwoju na wielu płaszczyznach – obecnie trwają prace związane z rewitalizacją przestrzeni historycznej rynku oraz nabrzeży. Poza wyjątkowym terenem, Fordon to także historia, która ukazuje złożony obraz społeczeństwa, w którym przeplatały się różne kultury. Obok siebie mieszkali tam przez lata przedstawiciele trzech religii i trzech nacji : Polacy, Niemcy i Żydzi. Pamięć o autonomiczności obszaru oraz różnorodności kulturowej z przeszłości jest wciąż w mieszkańcach bardzo żywa m.in. ze względu na to, że przyłączenie Fordonu do Bydgoszczy nastąpiło
niecałe 50 lat temu, a więc stosunkowo niedawno. Stąd też pochodzi motywacja by zacząć swoje działania właśnie od Starego Fordonu. Budowa campusu obecnej Politechniki Bydgoskiej miała decydujący wpływ na rozwój Bydgoszczy właśnie w tym kierunku, a w ślad za tym, wchłonięcie dawnego miasteczka. Poprzez pracę z materiałami, które pochodzą z prywatnych zbiorów mieszkańców, chcę uporządkować, połączyć oraz rozbudować informacje, które są zawarte w fotografiach. Pozwoli to na głębsze poznanie Starego Fordonu, odkrycie nowych miejsc, odszukanie ich we współczesności, a także będzie stanowić bazę dla dalszych działań zarówno naukowych jak i artystycznych.

Project description

I decided to start working on the archival iconography of Bydgoszcz and subjecting it to creative study with Old Fordon. This district has a great potential for development on many levels – currently works related to the revitalization of the historical space of the market square and quays are in progess. In addition to its unique terrain, Fordon has also a history that shows a complex picture of socjety in which different cultures interchange. For many years, representatives of three religions and nations lived there next to each other. There were Poles, Germans and Jews. The memory of the autonomy of the area and the cultural diversity from the past is still alive due to the fact that the incorporation into Bydgoszcz took place less than 50 years
ago. This is the source of the motivation to start my work with old Fordon. The construction of the campus of present Bydgoszcz University of Technology had a decisive influence on the development of Bydgoszcz in this direction to join the old town. By working with materials from private collections of residents, I want to organize, combine and expand information contained in the photographs. It will allow for knowing Old Fordon deeper, discovering new places, finding them in the present, and also it will form the basis for further artistic and scientific works.

Opis projektu

Przedmiotem moich zainteresowań artystyczno- badawczo- projektowych jest oddziaływanie światła na materię. Interesujące okazują się szczególnie aspekty jego pochłaniania oraz odbijania. W nawiązaniu do optyki geometrycznej, postanowiłam rozwinąć analogie pomiędzy promieniem świetlnym, czyli nieskończenie cienką wiązką światła, a prostą w geometrii wykreślnej. Kolejno przeprowadzone transformacje dotyczyć będą linii do płaszczyzn i brył.
Zalążek idei stanowi także eksploracja połączeń pomiędzy wybranymi, szlachetnymi materiałami: blachą miedzianą, tytanowo- cynkową, litym drewnem jesionowym, dębowym oraz szkłem laminowanym. Opracowanie zestawień oraz proporcji pomiędzy nimi dążyć będzie do stworzenia przedmiotów codziennego użytku zintegrowanych z oświetleniem. Właściwości materiałów wyeksponowane zostaną za pomocą światła. Ponadczasowy wymiar szlachetnych budulców podkreśli sposób wykończenia ich powierzchni między innymi poprzez szczotkowanie,
polerowanie, woskowanie, palenie, olejowanie. Istotą działań twórczych jest uwydatnianie wartości prawdziwych materiałów jako trwałych, użytecznych i pięknych budulców otoczenia człowieka. Ważne jest także kształtowanie świadomości odbiorcy na temat roli rzemiosła i kunsztu wykonawczego przedmiotów codziennego użytku w świecie, zdominowanym przez obiekty produkcji masowej.

Project description

The subject of my research and design interests is the effect of light on matter. What turns out to be especially interesting, are different aspects of light absorption and reflection. In reference to geometrical optics, I have decided to develop the analogy between a light ray - an infinitely thin beam of light - and a straight line in descriptive geometry.
Subsequently conducted transformations will apply to curves, surfa ces and solids. The seed of the idea is also the exploration of connections between selected, noble materials: copper, titanium-zinc sheet, solid ash wood, oak wood and laminated glass.
The development of combinations and proportions between them will strive to create everyday objects integrated with lighting. The properties of the materials will be exposed using light. The timeless beauty of precious building materials will be emphasized by the way their surface is finished, including by brushing, polishing, waxing, burning, and oiling. The essence of this creative work is to emphasize the value of true materials as durable, useful and beautiful building blocks of the human environment. It is also important to raise the awareness of the role
of craftsmanship of everyday objects in a world dominated by mass production.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Materia(ł) światła. Kreacja form przestrzennych zintegrowanych z oświetleniem. Rezultatem realizacji jest zaprojektowana i wdrożona do przestrzeni biurowych, mieszkalnych i rekreacyjnych kolekcja okładzin Lico, która odpowiada na refleksje związane z jakością materiałów funkcjonujących w otoczeniu człowieka. Zaczątek myśli dla geometrii okładzin stanowiły rytmy stalowych kształtowników w architekturze przemysłowej. Charakterystyczna budowa dwuteownika znalazła swoje odzwierciedlenie w prefabrykowanym systemie okładzin. Poszukując trwałych, szlachetnych materiałów, swoją uwagę skierowałam ku miedzi, będącej najstarszym metalem wydobywanym przez człowieka, już w starożytności wykorzystywanym do tworzenia pokryć dachowych. Miedź w całości podlega recyklingowi. Innym charakterystycznym budulcem współczesnych detali architektonicznych jest blacha tytanowo- cynkowa. Wyróżnia ją lekkość i plastyczność. Tytan- cynk występuje w kilku wariantach kolorystycznych, uzależnionych od stopnia patynacji, od metalicznego połysku do grafitowej, szczotkowanej powierzchni. Za najstarszy materiał budowlany, obok gliny i kamienia uchodzi drewno. Wśród krajowych gatunków, będących surowcem trwałym, o bogatym usłojeniu, wyróżnia się jesion wyniosły (z języka łacińskiego Fraxinus excelsior, należący do rodziny oliwnikowatych Oleaceae). Jest okazałym drzewem liściastym, dorastającym do 40 metrów wysokości, zaliczanym do długowiecznych, żyjących nawet 300- 400 lat. Zastosowanie lekkich, linearnych, arkuszowych materiałów jak i litego, zwartego w formie budulca pozwoliło na uzyskanie zróżnicowanego charakteru okładzin. „Lico miedziane”, Lico tytanowo- cynkowe” oraz „Lico jesionowe” stanowią reinterpretację rytmu stalowych dwuteowników. Elementarnym założeniem projektu była integralność materiału i światła. Eksponuje ono właściwości blachy oraz drewna poprzez zróżnicowany stopień odbicia i pochłaniania ich powierzchni oraz emisję barw na otoczenie. Miękkie refleksy światła uwydatniają właściwości użytych budulców, nie powodując efektu olśnienia.

ANG: The matter(ial) of light. Creation of spatial forms integrated with lighting. The result of my research and design collaboration is the collection of wall covering Lico designed and implemented for office, residential and recreational spaces, which responds to reflections related to the quality of materials functioning in the human environment. The seed of the geometric idea was the rhythms of steel sections in industrial architecture. The characteristic structure of the H-beam was reflected in the prefabricated wall covering system. Looking for durable, noble materials, I turned my attention to copper, which is the oldest metal mined already in antiquity and used to create roofing. Copper is fully recyclable. Another characteristic building material of contemporary architectural details is titanium-zinc sheet. It is characterized by lightness and plasticity. Titanium-zinc is available in several color variants depending on the degree of patina - from metallic gloss to graphite, brushed surface. Wood is considered to be the oldest building material, next to clay and stone. Fraxinus excelsior (in Latin) stands out among the domestic species, which is a durable material with rich graining. It is a magnificent deciduous tree, growing up to 40 meters high, classified as a long-lived tree, living even 300-400 years. The use of light, linear, sheet materials as well as a solid building material contained in the form allowed for a diverse character of the wall covering. Lico is made with cooper, titanium-zinc or ash wood. The elementary assumption of the project was the integrity of the material and light. It exposes the properties of sheet metal and wood through the varying degree of reflection and absorption of their surface and the emission of colors to the environment.

Opis projektu

W ramach działania zostaną opublikowane wyniki badań polowych związanych z wpływem nawadniania (deszczowanie, nawadnianie kroplowe) wybranych gatunków drzew (Paulownia Shan Tong, Surmia bignioniowa potocznie zwana Katalpą) na wysokość, średnicę pnia, liczbę liści, powierzchnię transpiracyjną liści, oraz wartość energetyczną pozyskiwanej biomasy. Z uwagi na fakt, że wyżej wymienione gatunki są coraz bardziej popularne w przestrzeniach ogrodowych, parkowych i uprawach energetycznych, uzyskane wyniki pozwolą na efektywniejsze ich wykorzystanie w praktyce ogrodowej.

Project description

As part of the action, the results of field studies related to the impact of irrigation (sprinkler irrigation, drip irrigation) of selected tree species (Paulownia Shan Tong, Catalpa) on the height, trunk diameter, number of leaves, leaf transpiration area and energy value of the obtained biomass will be published. Due to the fact that the above-mentioned species are more and more popular in garden spaces, parks and energy crops, the obtained results will allow for their more effective use in garden practice.

Opis projektu

Finansowane Działanie nosi tytuł „Sztuczna inteligencja narzędziem walki ze skutkami pandemii COVID-19”. Walkę z pandemią koronawirusa toczymy od przełomu roku 2019 i 2020. Jednym z głównych problemów wywołanych pandemią jest niedrożność systemu ochrony zdrowia. Możliwym jego rozwiązaniem jest implementacja różnych metod uczenia maszynowego oraz sztucznej inteligencji np. w celu przyspieszenia diagnozy. Użycie komputerów w ochronie zdrowia ma szereg innych zalet: sztuczna inteligencja nie męczy się, może pracować 24h/dobę, a także podejmuje powtarzalne i niezależne od emocji decyzje.
Dotychczasowe badania potwierdziły możliwość użycia sztucznych sieci neuronowych do klasyfikacji zdjęć RTG płuc osób chorych na COVID-19, zapalenie płuc oraz zdrowych. Aktualnie trwają prace nad propozycją kolejnego schematu przetwarzania, który z jeszcze większą pewnością będzie przeprowadzał klasyfikację zdjęć.
W ramach Działania dofinansowana będzie publikacja w renomowanym czasopiśmie, która będzie zawierać podsumowanie kolejnego etapu badań. Prowadzone badania będą z pewnością kontynuowane. Jednym z potencjalnych rozszerzeń takiego systemu jest dodanie kolejnych chorób płuc, które system mógłby rozpoznawać. Innym może być stworzenie modułu wyjaśniającego, którego zadaniem byłoby wskazanie konkretnych fragmentów zdjęcia przemawiających za taką, a nie inną klasyfikacją.

Project description

The financed Action is entitled "Artificial Intelligence as a tool to combat the effects of the COVID-19 pandemic". We have been fighting the corona-virus pandemic since the turn of 2019 and 2020. One of the main problems caused by the pandemic is the obstruction of the health care system. A possible solution can be the implementation of various methods of machine learning and artificial intelligence, e.g. in order to accelerate the diagnosis. The use of computers in health care has a number of other advantages: artificial intelligence does not get tired, can work 24 hours a day, and makes repetitive and emotionindependent decisions.
Previous studies have confirmed the possibility of using neural networks for the classification of X-ray images of the lungs of people suffering from COVID-19, pneumonia and healthy people. The research is now focused on the proposal of another processing schema working with the X-ray images even with more confidence.
As part of the Action, a publication in a reputable journal will be co-financed, which will contain a summary of the next stage of research. The research will certainly be continued. One potential extension of such a system is the addition of more lung diseases that the system could recognize. Another could be adding the explainability. Such as explaining module would be able to point out specific parts of the image motivating the given classification.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

Sfinansowane Działanie dotyczyło badań prowadzonych nad systemami opartymi o sztuczną inteligencję, które mogłyby wspierać medyków w diagnostyce chorób płuc np. COVID-19. Przez dwa lata pandemii zobaczyliśmy, że zbyt wolna diagnostyka może spowodować przeciążenie całego systemu ochrony zdrowia (duża liczba przypadków – opóźnienia w diagnozie choroby – zbyt szybki rozwój choroby – rosnąca liczba hospitalizacji – nadmierna liczba zgonów). Dodatkowym elementem była niewystarczająca liczność personelu medycznego (przemęczenie i liczne zachorowania wśród pracowników ochrony zdrowia).
Proponowany schemat analizy zdjęć RTG płuc prezentuje bardzo wysoką skuteczność działania. Został przetestowany na realistycznym zbiorze danych, w którym etykiety były potwierdzone testem PCR. Zaproponowany schemat składa się z kolejnych kroków: augmentacja danych (rozszerzenie liczności zbioru za pomocą metod przetwarzania obrazu), przetwarzanie wstępne (m.in. metody przetwarzania obrazu polegające na oddzieleniu obrazu płuc od pozostałych elementów widocznych na zdjęciach), sieć splotowa (architektura z obszaru sztucznej inteligencji w tym przypadku wykorzystana jako narzędzie ekstrakcji cech z obrazu), klasyfikatory podejmujące decyzję (m.in. Random Forest, LightGBM, XGBoost).
W ramach działania sfinansowano publikację naukową w czasopiśmie o otwartym dostępie: J. Clin. Med. 2022, 11(19), 5501; https://doi.org/10.3390/jcm11195501

ANG: The financed Action was related to the research on artificial intelligence -based systems that could support medical professionals in the diagnosis of lung diseases, like COVID-19. During two years of the pandemic, we have seen that too slow diagnostics can overload the entire health care system (a large number of cases - delays in the diagnosis - too rapid development of the disease - increasing number of hospitalizations - excessive number of deaths). The additional element was the insufficient number of medical personnel (fatigue and numerous illnesses among healthcare professionals). The proposed scheme of lung X-ray analysis is very effective. It was tested on a realistic dataset in which the labels were confirmed by the PCR test. The proposed scheme consists of the following steps: data augmentation (extending the size of the dataset using image processing methods), pre-processing (e.g. image processing methods that allow to perform the image segmentation), convolutional neural network (the artificial intelligence-based architecture used for extracting features from an image), decision-making classifiers (including Random Forest, LightGBM, XGBoost). The Action allowed to release a scientific publication in an open access journal:  J. Clin. Med. 2022, 11(19), 5501; https://doi.org/10.3390/jcm11195501

Opis projektu

Rak pęcherza moczowego jest ósmą najczęściej występującą śmiertelną chorobą nowotworową. W przypadku tego nowotworu obserwuje się tendencję zwyżkową dla obu płci, projekcja na rok 2025 mówi o 4300 zgonach w Polsce. Ostatnie raporty dotyczące Polski z roku 2018 wskazują 5612 przypadków nowotworu pęcherza moczowego u mężczyzn oraz 1882 u kobiet. Duża część z tych chorych została poddana radykalnym metodom leczenia chirurgicznego, w wyniku którego niezbędnym okazało się, odprowadzenie moczu na zewnątrz organizmu w inny sposób. W ramach takiego zabiegu niezbędnym jest wykorzystanie materiału mającego zastąpić ubytek w tkance. Na chwilę obecną oferta biomateriałów pochodzenia naturalnego jest dość bogata jednakże wiele z tych materiałów jak np.: SIS i BAM jest drogich w wytworzeniu, a otrzymane wyniki z ich wykorzystaniem w dziedzinie urologii rekonstrukcyjnej są niezadowalające. Z tego powodu w ramach zespołu, którego jestem członkiem podjęto się propozycji opracowania alternatywnego rozwiązania.  
W ramach niniejszego projektu planuję skoncentrować się na ocenie parametrów biomechanicznych decelularyzowanej, czyli pozbawionej komórek, matrycy uzyskanej z płaszcza kalmara zwyczajnego do rekonstrukcji uszkodzonych bądź usuniętych chirurgicznie fragmentów dróg moczowych.  Jako materiał porównawczy użyty zostanie, również poddany procedurze decelularyzacji pęcherz świński, którego użycie w urologii rekonstrukcyjnej jest bardziej udokumentowane.
Badania będą polegały na ocenie biomechanicznej – przede wszystkim wytrzymałości na rozciąganie obu materiałów, poprzez przeprowadzenie prób wytrzymałościowych na odpowiednim sprzęcie przy użyciu specjalnie zaprojektowanego do tego zadania uchwytu. Dodatkowo z racji na specyficzne zachowanie biomateriałów pochodzenia biologicznego w warunkach imitujących ciało ludzie zostanie skonstruowana komora, symulująca takie warunki, która jednocześnie będzie pozwalała na przeprowadzenie w/w testów.
Wstępne wyniki badań wskazały na dobre właściwości mechaniczne uzyskanego biomateriału, a także jego potencjalnie wysokie powinowactwo do komórek ludzkiego nabłonka urotelialnego. Kontynuacja analizy właściwości tego materiału będzie stanowić zaczątek do dalszych badań, których celem będzie doprowadzenie do powstania powszechnie dostępnego, stosunkowo taniego w produkcji i użytecznego nie tylko w zabiegach urologii rekonstrukcyjnej biomateriału.

Project description

Bladder cancer is the eighth most common fatal cancer. For this cancer, there is an upward trend for both sexes, the predictions for 2025 are 4,300 deaths in Poland. The latest reports on Poland from 2018 indicated 5,612 cases of bladder cancer in men and 1,882 cases in women. A large part of these patients underwent radical methods of surgical treatment, as a result of which it turned out necessary for them to carry out a reconstruction of the bladder. As part of such treatment, it is necessary to use a material to replace the defect in the tissue. At the moment, the offer of natural biomaterials is quite rich, however, many of these materials, such as BAM or SIS, are expensive to produce, and results with the use of these materials are unsatisfied. For this reason, an alternative solution has been proposed within the team of which I am a member.
As part of this project, I plan to focus on assessing the usefulness of decellularized, i.e. cell-free, matrix obtained from the squid mantle for the reconstruction of damaged or surgically removed urinary tract fragments. As a reference material decellularized porcine bladder will be use. Application of this material in reconstructive urology is more documented compared to squid mantle.
In this study we will conduct biomechanical assessment. The tensile strength of both materials, by carrying out strength tests on appropriate equipment using a specially designed handle for this task will be performed. In addition, due to the specific behavior of biological biomaterials, a chamber imitating the conditions of the human body will be constructed,  which will allow to carry up the above-mentioned tests.
Preliminary results of the study indicated good mechanical properties of biomaterial obtained from squid mantle, as well as its potentially high affinity for human uro-epithelial cells. Confirmation of this promising properties could be the beginning of further research, which will allow be to create a commonly available, relatively cheap to produce and useful biomaterial, not only for reconstructive urology procedures.

Opis projektu

Abrewiacje terminów medycznych (ADHD, PTSD, itd.) są szeroko stosowane przez lekarzy pierwszego kontaktu w celu tworzenia notatek opisujących stan zdrowia pacjenta oraz jego historię. Teksty te są później wykorzystywane później przez innych lekarzy w celu wspomożenia procesu diagnozy osoby chorej. Jednym z problemów jest określenie znaczenia abrewiacji wynikające z ich niejednoznaczności. Ten sam skrót może opisywać wiele niezwiązanych ze sobą obiektów i zdarzeń. Z tego powodu zautomatyzowane rozpoznawanie znaczenia abrewiacji może zmniejszyć prawdopodobieństwo popełnienia błędu przez człowieka operującego tekstem z abrewiacjami. To z kolei może wpłynąć pozytywnie na proces leczenia pacjentów oraz pozytywnie wpłynąć na spadek błędów lekarskich. W celu zautomatyzowania procesu określania znaczenia abrewiacji zostaną wykorzystane Głębokie Sieci Neuronowe typu „Transformer” oraz metody bazujące na ekstrakcji słów kluczowych w stylu algorytmu Bag-of-Words.

Project description

Abbreviations of medical terms (ADHD, PTSD, ect.) are widely used by general practice doctors in order to create notes describing patient’s health and medical history. These notes are later used by other doctors to help diagnose the patient. One of the problems with such notes is recognition of meaning behind the abbreviations. The same abbreviation may have multitude of meanings associated with unrelated objects and events. The automation of the abbreviation disambiguation may reduce risk of misunderstanding the abbreviation by the human. Such reduction may influence positively on the patients’ medical treatment and reduce amount of medical errors. Deep Neural Network of type “Transformer” and keyword extraction methods based on Bag-of-Words algorithm will be used in order to automize abbreviation disambiguation process.

Opis rezultatów realizacji działań naukowych lub artystycznych

W ramach wniosku grantowego został opublikowany artykuł „Entropy Measurements for Leukocytes’ Surrounding Informativeness Evaluation for Acute Lymphoblastic Leukemia Classification”. Artykuł ten wykorzystuje techniki Sztucznej Inteligencji i przetwarzania obrazów w celu analizy zdjęć mikroskopowych leukocytów w celu klasyfikacji występowania Ostrej Białaczki Limfoblastycznej. Badania zostały przeprowadzone na publicznie dostępnym zbiorze danych ALL-IDB2.
W trakcie badań została przeprowadzona analiza odcieni tła w celu określenia statystycznych wskaźników wspierających diagnozę Ostrej Białaczki Limfoblastycznej. W pierwszym kroku została wyznaczona bazowa dokładności klasyfikacji równej 97% wykorzystując informacje z całego zdjęcia. Następnie sprawdzono informatywność tła dookoła limfocytu poprzez jego usunięcie i dokonanie klasyfikacji wyłącznie za pomocą części zdjęcia przedstawiających jego bezpośrednie sąsiedztwo. Uzyskano w ten sposób jakość klasyfikacji tej jednostki chorobowej na poziomie 93% dokładności.
Zgodnie z teorią medyczną otoczenie limfocytu nie powinno zawierać w sobie informacji dotyczącej występowania Ostrej Białaczki Limfoblastycznej. Jednakże, badania statystyczne przeprowadzone w ramach tego artykułu sugerują, że zmiany wywołane Ostrą Białaczką Limfoblastyczną wykraczają poza limfocyt i pozwalają na skuteczną klasyfikację. Konieczne są dalsze badania mające na celu dalsze pogłębienie wiedzy dotyczącej tego zjawiska.

ANG: As part of the grant application, the article "Entropy Measurements for Leukocytes' Surrounding Informativeness Evaluation for Acute Lymphoblastic Leukemia Classification" was published. This article uses Artificial Intelligence and image processing techniques to analyze microscopic images of leukocytes to classify the occurrence of Acute Lymphoblastic Leukemia. The research was conducted on the publicly available ALL-IDB2 dataset.
Background hue analysis was performed during the study to determine statistical indicators to support the diagnosis of Acute Lymphoblastic Leukemia. In the first step, a base classification accuracy of 97% was determined using information from the entire image. Next, the informativeness of the background around the lymphocyte was checked by removing it and making classification only using the parts of the image showing its immediate vicinity. In this way, the quality of classification of this disease entity was obtained at the level of 93% accuracy.
According to medical theory, the surroundings of the lymphocyte should not contain information about the presence of Acute Lymphoblastic Leukemia. However, the statistical studies carried out in this article suggest that the changes caused by Acute Lymphoblastic Leukemia go beyond the lymphocyte and allow for effective classification. Further research is needed to further deepen our understanding of this phenomenon.