Robot hopper på vannet som et insekt

Vannløpere er mestere i å hoppe rett opp fra en vannoverflate. Kan en robot klare det samme?

En internasjonal gruppe forskere har studert den naturlige eksperten for å finne ut hva som skal til for at en maskin kan komme seg opp fra vannoverflaten.

De laget en lett, liten dings som er ganske lik originalen: En insektlignende robot med lange, superelastiske bein som hopper 14 centimeter rett opp i lufta uten unødig plasking.

Svinger på beina

Det er vanskeligere enn det ser ut når vannløperen grasiøst skyver fra. Om den legger for mye kraft i frasparket, går beina ned i vannet, og den får ikke dyttet ordentlig fra for å komme opp i lufta.

Løsningen til vannløperen er å dytte forsiktig først, for så å øke kraften gradvis. Slik beholder den kontakten med vannoverflaten. Maks kraft ligger like under det motstanden i vannoverflaten tåler.

Et annet triks som vannløperen bruker, er å sveipe beina over flaten idet den sparker fra. Slik fordeler den kraften over en større flate og kan presse i lengre tid, noe som øker kraften uten fare for at den bryter vannoverflaten.

Etter å ha studert vannløperen nøye ved hjelp av et høyhastighetskamera, klarte forskerne å fange opp teknikken bak bevegelsen og etterligne den.

Energien til hoppet får roboten fra varme. Når temperaturen øker rundt roboten, endrer det stivheten i en kunstig muskel av nikkel-titan i robotkroppen, som deretter utløser bevegelse.

Dyr står modell

Det er langt fra første gang et insekt eller dyr står modell for roboter.

Katter, hunder, fugler, slanger, blekkspruter og maneter er bare noen av vesenene som har blitt imitert.

Flere forskere har også laget roboter som etterligner vannløpere før, men da har det vært for å få roboten til å flyte og fare over vannoverflaten. Hopping er nytt av året.

Denne gangen lot forskerne seg også inspirere av lopper. Den katapultaktige bevegelsen til loppa ga ideen til en hengslete robot som plutselig kan sette av sted.

Tar over terrenget

Hva den hoppende roboten skal brukes til, kommer ikke klart fram av artikkelen som presenteres i tidsskriftet Science.

En forsker som ikke har vært med på studien, Dominic Vella fra England, kommenterer i samme utgave av tidsskriftet at det trolig er få situasjoner der myke roboter trenger å hoppe rett opp fra vannet.

Men roboten er i hvert fall et bidrag til at teknologien erobrer enda mer terreng.

Referanse:

Je-Sung Koh mfl: Jumping on water: Surface tension–dominated jumping of water striders and robotic insects, Science, 30. juli 2015.

Videoen øverst i saken er laget av Carla Schaffer, AAAS. Michelle Hampson forteller.

Utvikler intelligente ekstremklær

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. 7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.

Lager syntetiske celler på lavbudsjett

Det er dyrt å lage syntetiske leverceller. Men det å ha god tilgang til syntetiske leverceller vil kunne øke vår forståelse for alvorlige bivirkninger av medisiner og leversykdom. 

Forsker Gareth Sullivan ved Institutt for medisinske basalfag og hans forskergruppe ved Universitetet i Oslo har nylig publisert en studie hvor de viser at såkalte små molekyler kan brukes til å lage leverceller basert på stamceller.

Med metoden de bruker, blir kostnaden for å lage kunstige leverceller kraftig redusert. Det vil, ifølge forskerne, komme mange pasienter til gode.

Og kanskje betyr det at en kunstig lever basert på syntetiske menneskeceller kan bli en virkelighet.

En sjelden ressurs

I dag blir medisiner testet på dyr før de gjøres tilgjengelig for befolkningen. Problemet er at slike såkalte dyremodeller i forskningen ikke alltid er representative for hvordan et menneske reagerer på medisin. Dermed kan noen pasienter få alvorlige skader av medisiner som er ufarlige for de fleste.

For å minimere slike bivirkninger må forskerne bruke modeller i forskningen som etterligner menneskets reaksjon på medisiner.

– Leverceller blir brukt på mange områder i forskning og farmasøytisk industri, blant annet ved testing av medisiner. Men cellene med best kvalitet er forbeholdt levertransplantasjoner, forteller Sullivan.

Derfor er det et stort behov for alternativer, og Sullivans gruppe har utviklet en metode som kan fylle dette tomrommet. Når tilgangen på naturlige celler er så begrenset og av så varierende kvalitet, er svaret å lage syntetiske celler fra stamceller, nærmere bestemt det som kalles «induserte pluripotente stamceller».

Slike stamceller lager forskerne ved å omdanne hudceller til celler som ligner stamcellene i menneskeembryoer. Cellene kan deretter omdannes til en hvilke som helst type celle, inkludert leverceller.

Dyrt

– Problemet har vært å reprodusere disse cellene i høy nok kvalitet og til en pris som gjør at forskere kan bruke dem rutinemessig i laben, sier Sullivan.

Til nå har vekstfaktorer vært det åpenbare valget for å omdanne stamceller til leverceller. Vekstfaktorer er naturlige proteinforbindelser som finnes i kroppen, og deres jobb er å gi cellene et «hint» om å omdanne seg til en annen celletype.

Dette er en prosess som er svært vanskelig å gjenskape i et laboratorium, fordi cellen må omdannes gjennom flere steg. Hvert enkelt steg krever en egen type vekstfaktor. Det er ikke lett når vekstfaktorer både er dyre og har veldig variabel kvalitet.

– Vi må gjerne betale flere tusen kroner for å lage en porsjon med noen få millioner celler, et veldig lite tall i laboratoriesammenheng, forteller Rick Siller, som er doktorgradsstipendiat i Sullivans gruppe og førsteforfatter av studien.

Et annet problem er at produksjonen er vanskelig å reprodusere, slik at cellene blir like fra gang til gang.

Små molekyler

Små molekyler derimot er kjemiske stoffer som er hyllevare og betraktelig billigere enn vekstfaktorer. 90 prosent av alle medisiner er laget av vekstfaktorer.

Sullivan og temaet måtte pløye gjennom store mengder forskningslitteratur for å finne ut akkurat hvilke av disse små molekylene som kunne dytte cellene i den retningen de ville.

Det endelige resultatet var oppløftende. Celleproduksjon basert på små molekyler var etter alle solemerker like de cellene som ble laget ved hjelp av vekstfaktorer. Og viktigst: Prosedyren var både enkel å reprodusere og kosteffektiv.

Er 3D-printet lever det neste?

Funnet er ifølge Sullivan et stort skritt nærmere realiseringen av «personalisert medisin» – et moteord innen medisinsk forskning.

En viktig grunn til at alvorlige bivirkninger og leversykdom på grunn av medisiner er så utfordrende er nemlig de store genetiske variasjonene i befolkningen. Det er grunnen til at en person kan ha en livstruende reaksjon på en medisin som er helt harmløs for andre.

Siden ekte leverceller fra en donor aldri vil være representativ for en hel befolkning, vil det være av stor nytte å danne et bibliotek med oversikt over variasjonen i en befolkning. Slik kan forskere teste hvordan ulike mennesker vil reagere på medisiner før den klinisk testingen begynner.

Dette er en av mange områder som vil kreve en storskala produksjon av kunstige leverceller. Et enda mer spektakulært bruksområde kan være kunstige levere. 3D-printerteknologi er allerede i bruk for å produsere kunstig kroppsvev.

– Kanskje vi en dag vil se en 3D-printet lever laget av syntetiske celler, sier Sullivan.

Studerer barnesykdommer

– Vi er riktignok ikke kommet dit at vi at vi kan lage celler som er helt like cellene i kroppen vår.

Men det er nettopp dette som er det neste målet til forskerne i teamet.

Gruppen til Sullivan samarbeider nå med professor Laurence Bindoff ved Universitetet i Bergen og forsker Runar Almaas ved Oslo Universitetssykehus for å teste leversykdommer, særlig stoffskiftesykdommer hos små barn. Målet er å forstå disse sykdommene bedre og utvikle mer målrettet behandling.

Mindre ventetid i kø hvis de siste kommer til først

Du vet at det blir kø, så du er raskt på plass. For jo fortere du stiller deg i køen, jo fortere kommer du inn.

Men prinsippet om «førstemann til mølla» er den verste måten å avvikle en kø på, mener forskerne Lars Peter Østerdal og Trine Tornøe Platz fra Institutt for virksomhetsledelse og økonomi ved Syddansk Universitet.

De to mener at den beste måten å få unna en kø på, er å la de sist ankomne bli betjent først. 

Tradisjonelle køer forlenger ventetiden

Forskerne undersøkte situasjoner der en virksomhet tilbyr en tjeneste som åpner på et bestemt tidspunkt. Dette kan være billettsalg på nettet, telefonkø hos legen eller en fysisk kø, som i trafikken. 

I alle disse situasjonene får du en flaskehals, som gjør at ikke alle kan betjenes samtidig. De som skal bruke tjenesten må bestemme seg for når de skal komme og vurdere hvor lenge de vil stå i kø.

– Den tradisjonelle kømåten, først inn og først ut, oppfattes som en normal og rettferdig køavvikling, sier Østerdal.

Men resultatet av den tradisjonelle køen er at flest mulige mennesker står i kø i lengst mulig tid. Måten køen blir avviklet på får nemlig folk til å reagere uhensiktsmessig.

– Det motiverer folk til å stille seg i køen veldig tidlig. Og det gjør at folk må stå lenge i kø, sier Østerdal. Han mener at dette er den verst mulig måten å avvikle køer på og kaller det først inn, først ut-forbannelsen.

Sist inn, først ut, der de som kommer sist, blir betjent først, er den beste metoden for å avvikle køer, mener de to forskerne. 

Det er fordi folk tilpasser ankomsttidspunktet til måten køen blir avviklet på. Om de siste blir prioritert, vil folk endre forventningene til når det lønner seg å komme.

Provoserende

– Dette er et provoserende resultat, sier Mogens Fosgerau, som er professor i transport ved DTU (Danmarks Tekniske Universitet). Han peker på at dette er en teoretisk modell, der det ikke holder med at det er kø. Det må være en køsituasjon der noen kan styre hvordan køen blir avviklet og at folk har formeninger om hvor lang køen vil være på bestemte tidspunkt.

– Vi antar at folk handler strategisk, at folk tilpasser deres ankomsttidspunkter etter det køprinsippet som gjelder. Poenget er hva som skjer når folk tilpasser seg til måten køen avvikles på, forklarer Lars Peter Østerdal.

– Hvis alle kom til sist, vil det lønne seg å komme tidligere. Derfor kan ikke alle komme sist. Under førstemann til mølla-prinsippet er det typisk stor pågang med en gang, og så blir det ofte helt stille. Men med sist inn, først ut-prinsippet vil folk komme hele tiden. 

Mindre ventetid

Verken Østerdal eller Fosgerau tror den nye metoden bli særlig utbredt i butikken eller trafikken, men den kan være en mulighet for telefon- og nettkøer.

Fosgerau kan se at noen fysiske køer vil kunne avvikles hurtigere når de siste betjenes først. For eksempel de store køene med fly som venter på å få ta av på amerikanske flyplasser. En hurtigere avviklet kø vil bety færre forsinkelser. 

Det springende punktet er om de som står i kø, vil oppføre seg rasjonelt og om det er mulig å styre køen. Det vil la seg gjøre på en flyplass. 

– Flyselskapene har mye erfaring og regner mye på dette, så de kunne håndtere en slik metode, avslutter Mogens Fosgerau.

Referanse:

Platz TT og Østerdal LP: The curse of the first-in-first-out queue discipline. Discussion Papers on Business and Economics, SDU, No. 10/2012. Revised June 2015

––––––––––––––––––––––––––––

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

Ødelagt stag forårsaka SpaceX-eksplosjon

SpaceX Falcon 9-raketten som tok av fra Cape Canaveral i Florida 28. juni, eksploderte bare to minutter etter oppskyting.

I dag offentliggjorde SpaceX-eier Elon Musk at et ødelagt stag som skulle holde en heliumflaske på plass, var årsaken til eksplosjonen.

– Staget brakk, og heliumflaska føyk opp i tanken med flytende oksygen, fortalte han på en pressekonferanse ifølge phys.org.

Dette førte til overtrykk i tanken, noe som igjen medførte at raketten eksploderte. Musk tok forbehold om at dette er de foreløpige funnene etter en ukeslang havariundersøkelse.

– Glemmer å frykte nederlag

Støttebjelka det er snakk om var 60 centimeter lang og 2,5 centimeter tykk. Ifølge Popular Science var den konstruert for å tåle en belastning på nesten fem tonn, men brakk etter en belastning på bare ett tonn.

Musk fortalte at staget var lagd av en ekstern leverandør, og at de ikke lenger kommer til å benytte seg av akkurat denne modellen. Han sa også at de i framtida vil teste hvert enkelt stag før oppskyting.

– Dette viser bare at raketter er kompliserte. Og når du bare har opplevd suksess glemmer du kanskje å frykte nederlag, sa Musk.

Han opplyste også om at neste oppskyting med Falcon 9 ikke vil skje før tidligst i september.

– Jeg tror alle i denne businessen vet at oppskytinger er forbundet med stor risiko. Og uhell kan, og vil, også skje i fremtiden, sier Pål Brekke ved Norsk Romsenter til NRK.

Han tilføyer likevel at flere uhell av denne typen for SpaceX’ del vil skape usikkerhet og gjøre det vanskeligere for dem å finne kunder.

– Men jeg tror helt klart at kommersielle aktører har sin plass i denne bransjen og at Space X vil løse de utfordringene de har.

Tredje ulykke på åtte måneder

Falcon 9 skulle bringe forsyninger til Den internasjonale romstasjonen, noe som regnes som et rent rutineoppdrag. Ingen mennesker ble skadd da det ubemanna fartøyet eksploderte, men NASA mista utstyr for drøyt 900 millioner kroner.

I tillegg til å forsyne ISS, hadde SpaceX et mål om å berge Falcon 9-raketten opp fra havet sånn at den skulle kunne brukes på nytt. De har prøvd to ganger før uten å lykkes, men dette er den første gang de ikke har klart å levere forsyningene.

Dette er det tredje mislykka forsyningsoppdraget på åtte måneder. I oktober eksploderte det amerikanske firmaet Orbitals Antares-rakett like etter oppskyting, og i april styrta en russisk rakett med forsyninger som skulle til ISS.

Hvem tar ansvar for syklistenes sikkerhet?

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. 7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.

Kunstnere og hjerneforskere møtes under kuppelen

I oktober 2013 ble Toronto forvandlet til en stor kunstinstallasjon – for en natt. Folk stod opptil to timer i kø for å komme inn på ett av de mest populære stedene: My Virtual Dream.

Under en 20 meter stor kuppel stod folk tilkoblet EEG-pannebånd som registrerte hjernebølgene deres.  

Disse pannebåndene selges av produsenten Muse og markedsføres ellers som et hjelpemiddel for meditasjon og konsentrasjon.

Under kuppelen i Toronto ble hjernebølgene fra publikum isteden omformet til drømmebilder, projisert på kuppelen og tolket spontant av musikere.

Videomontasje fra installasjonen The Virtual Dream, som første gang ble vist under kunstfestivalen Scotiabank Nuit Blanche i 2013.

Hjernedataspill

Dette var ikke bare et kunstprosjekt. Forskere fra Rothman Research Institute på det canadiske universitetssykehuset Baycrest gjorde forsøk med de virtuelle drømmene under kuppelen.

 I hvert forsøk satt tjue deltakere i halvsirkel. De var delt inn i fire grupper, hver på fem. I løpet av seks og et halvt minutt spilte hver gruppe et hjernedataspill.

De skulle de prøve å påvirke sine egne hjernebølger – som gruppe – for å oppnå konsentrasjon eller avslapning.

Mer realistisk i grupper

Forandringene i hjernebølgene kom etter bare ett minutt. Læringsprosessen skjedde raskere enn hva som noensinne tidligere har vært demonstrert, ifølge studien i det åpne tidsskriftet PLoS ONE.

Forskerne mener at slike kollektive eksperimenter er mer realistiske enn forsøk på enkeltpersoner i laboratoriet.

– I dette eksperimentet er det brukt enkle pannebånd, mens laboratorieforsøk bruker EEG-hetter med mange elektroder. Dette er et eksempel på at man taper på presisjon, men vinner på antall forsøkspersoner og type miljø som forsøket gjøres under, sier Jan Bjaalie til forskning.no.

Bjaalie leder Institutt for medisinske basalfag ved Universitetet i Oslo, og mener at denne forskningen er interessant og virker solid, men foreløpig ikke spesielt dyptpløyende.

– Dette er også kraftfull formidling og avansert visualisering som engasjerer publikum i hjerneforskningen, sier han.

Baycrests egen video som promoterer og forklarer installasjonen My Virtual Dream og teknologien bak, hjernemodellen My Virtual Brain.

The Virtual Brain

Mellom hjernebølgene til deltakerne og bildene på kuppelen var en datamodell av hjernen – The Virtual Brain. Denne modellen har vært stadig utvikling siden 2005, og kan lastes ned. Den skal brukes til å simulere hvordan hjernen virker.

Målet er ikke bare å forstå hjernen bedre, men å hjelpe pasienter med epilepsi, hjerneslag eller demens. Baycrest er nemlig et forskningssentrum for geriatri, læren om alderdommens sykdommer.

Mer for klinisk bruk

Bjaalie deltar selv i det store europeiske dataprosjektet Human Brain Project. Det endelige målet med dette prosjektet er å lage en datamodell av hjernen helt ned på cellenivå.

– Human Brain Project tar opp i seg lærdom fra andre lignende, tidligere prosjekter. Noen av forskerne som arbeider med det The Virtual Brain, er også med på Human Brain Project, opplyser Bjaalie.

– The Virtual Brain bygger hovedsakelig på hjerneskanninger. Modellen går ikke så detaljert ned på cellenivå som Human Brain Project planlegger å gjøre. Den ser mer på helheter, og er mer rettet mot klinisk bruk, sier han.

På turné

Installasjonen My Virtual Dream er ett av flere tiltak fra Baycrest for å inspirere folk til å se mulighetene med The Virtual Brain.

Kunstprosjektet turnerer fortsatt fra tid til annen. I januar 2015 ble det vist fram på Ontario Science Centre i Canada.

Referanse og lenker:

My Virtual Dream: Collective Neurofeedback in an Immersive Art Environment, artikkel I tidsskriftet PLoS ONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0130129

My Virtual Dream, nettsted for prosjektet

The Virtual Brain, nettsted for prosjektet

Muse – the brain sensing headband, produsentens nettsted

Programmerer tarmbakterie

Irritabel tarm og tykktarmskreft er to av sykdommene som amerikanske forskere håper at en programmerbar tarmbakterie skal kunne oppdage og behandle en gang i framtida.

Bakterien Bacteroides thetaiotaomicron er en av de vanligste i tarmen til mennesker. Den bidrar til fordøyelsen ved å bryte ned blant annet stivelse i planteføde.

Bakterien stimulerer også tarmen til å danne nye blodårer ved å sanse omgivelsene biokjemisk.

Bakterien som husker

Disse egenskapene – positiv virkning på kroppen og biokjemisk sansing – prøver nå forskerne fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) å temme.

De har genmodifisert bakterien og gitt den sensorer, hukommelsesbrytere og kretser. Slik kan den programmeres til å sanse, huske og reagere på signaler, ifølge en nyhetsmelding fra MIT.

Fra mus til mennesker

Forsøkene er foreløpig gjort på mus. En av grunnene er at musene må få antibiotika som fjerner annen tarmflora først, før den genmodifiserte bakterien kan føres inn i tarmen.

Målet er likevel å kunne kontrollere bakteriene, slik at de kan gjøre nytte for seg i tarmen til mennesker.

Den genmodifiserte bakterien kan blant annet oppdage tegn til blødning og betennelse i tarmen. Dette åpner for behandling av tarmsykdommer som irritabel tarm og tykktarmskreft, ifølge nyhetsmeldingen.

Husker hva musene har spist

Forskerne har gitt bakterien en form for hukommelse som legges inn i arvestoffet DNA ved hjelp av proteiner.

Genene kan også skrus av og på ved å endre spesielle deler av DNA som kalles CRISPR. Dette er en teknologi som nå også utvikles raskt til mange andre formål i genteknologi.

Slik kan bakterien programmeres til å spise utvalgte næringsstoffer eller unngå å bli drept av stoffer som ellers dreper bakterier.

Forskerne viste også at bakteriene kunne huske hva musene hadde spist, ifølge nyhetsmeldingen.

Langt fram ennå

Lignende forsøk er tidligere gjort med bakterien Escherichia coli (E.Coli). Denne bakterien er sjeldnere i mennesketarmen. Bacteroides thetaiotaomicron er derimot stabilt til stede i store mengder hele tiden.

Forskerne understreker likevel at veien fortsatt er lang fra museforsøk til bruk i mennesker.

Referanse og lenker:

Mark Mimee m.fl.: Programming a Human Commensal Bacterium, Bacteroides thetaiotaomicron, to Sense and Respond to Stimuli in the Murine Gut Microbiota, Cell, 9. Juli 2015, doi: 10.1016/ j.cels.2015.06.001, sammendrag.

Researchers develop basic computing elements for bacteria, nyhetsmelding fra MIT.

Om bakterien Bacteroides thetaiotaomicron på nettstedet Microbe Wiki.

Ny ultralydteknologi kan gi bedre bilder av hjertet

For å kunne stille presise diagnoser av hjertelidelser, trengs det gode og detaljerte sanntidsbilder av hjertet. Ultralydbilder tatt fra utsiden av kroppen har klare begrensninger: Man må se gjennom hud, ribbein og fettvev, og det varierer veldig fra pasient til pasient hvor godt resultatet blir.

Spiserøret passerer baksiden av hjerteveggen på bare millimeters avstand. Derfor kan man skaffe seg gode bilder ved hjelp av en ultralydsonde som føres ned dit.

– Utfordringen er selvsagt at både menneskets brekningsrefleks og diameteren på spiserøret setter naturlige grenser for hvor stor en slik sonde kan være, sier Trym Eggen.

Han er forsker i bedriften GE Vingmed Ultrasound i Horten, som har utviklet en ny og plassbesparende teknologi som gir svært gode 3D-bilder nettopp fra en slik spiserørssonde.

Avansert akustikk

En ultralydsonde kan beskrives som en liten chip med ørsmå høyttalere som sender ut akustiske signaler. Sonden har i tillegg like ørsmå sensorer som registrerer ekko som reflekteres fra hjertevegg, blodstrøm og hjerteklaffer.

Ved hjelp av disse ekkoene – som i praksis fungerer som en slags avstandsmålere – kan man danne seg bilder av hjertet. For at det hele skal fungere, trengs det både akustiske sensorer og elektronikkenheter som gir strøm til høyttaler og mottaker, og formidler signalene videre til en skjerm der legen kan studere resultatet.

- Kvaliteten på bildene bestemmes hovedsakelig av hvor mange slike sensorpunkter man kan sende ned i spiserøret. Tidligere måtte man nøye seg med todimensjonale bilder – da trengs det bare en horisontal rekke med sensorer. For å få et tredimensjonalt bilde må sensorene ligge i både vertikale og horisontale linjer.

- Generelt kan vi si at jo flere høyttalere og mottakere, jo bedre bilder får vi. Og med bedre bilder kan man stille mer presise diagnoser. Da sier det seg selv at det gjelder å utnytte plassen, sier Eggen.

Integrerer akustikk og elektronikk

Målsettingen med forskningsprosjektet har vært å gjør det mulig å pakke sammen tusenvis av sensorer på en chip som ikke måler mer enn én ganger én centimeter. Vi beveger oss med andre ord i en verden der ordet «liten» har mistet sin betydning. Den relevante måleenheten er mikron eller tusendels millimeter.

- Det vi har gjort, er å utvikle en helt ny metode for sammenkobling av akustiske sensorer med nødvendig elektronikk. Vi har ganske enkelt integrert de akustiske og elektroniske enhetene ved å legge et lite stykke elektronikk bak hver enkelt høyttaler. Dette har vi gjort ved hjelp av en ledningsfri teknologi. Hvis vi skulle koblet hver høyttaler og hver elektronikkenhet med ledninger, ville det fort sett ut som en høyspentlinje, forklarer Eggen.

Det høres kanskje vel hverdagslig ut, men nøkkelen til GE Vingmed Ultrasounds løsning på problemet er å bruke en bestemt type lim på en helt ny måte.

- Vi bruker noe som kalles anisotropt ledende lim, det vil si lim som leder elektrisitet i bare én retning – i vårt tilfelle vertikalt. Det betyr at strøm ledes fra elektronikk til høyttaler, men ikke horisontalt mellom høyttalerne, noe som ville medført kortslutning i sonden.

Presisjonsøvelse av de sjeldne

Limet som brukes her, er i seg selv isolerende, men det inneholder massevis av ørsmå kuler som leder elektrisitet.

- I utgangspunktet er limet en syltynn film som vi varmer opp til det blir flytende før vi limer sammen de akustiske sensorene med elektronikken. Denne prosessen skjer under et trykk som er akkurat så stort at limet presses sammen til en tykkelse som ikke overstiger diameteren på kulene.

- Da er vi garantert at et lite antall av disse strømledende kulene kommer i kontakt med både elektronikk og høyttaler og leder strøm mellom dem. Samtidig er mengden kuler i limet så nøye tilmålt at hver enkelt kule ikke kommer i kontakt med nabokulene, noe som ville medført kortslutning, sier Eggen.

En av de store utfordringene for Eggen og kollegene, har vært å finjustere maskinene som limer sammen de akustiske og elektroniske enhetene.

- Presisjonen må være ekstrem. Vi snakker om enheter som er tusendels millimeter store og hver eneste av de ørsmå høyttalerne må treffe eksakt på elektronikkbiten dersom dette skal fungere.

Limet varmes opp og herdes i løpet av noen sekunder, og det brukes avansert optisk bildegjenkjenning for å sikre at man treffer blink hver eneste gang.

- Her er det ikke noe slingringsmonn, verken når det gjelder trykk, temperatur, tid eller plassering, sier Eggen.

Tett samarbeid med høyskole

Prosessutvikling og forskning har vært utført på Høgskolen i Buskerud og Vestfold, som GE Vingmed Ultrasound har samarbeidet tett med. Høgskolen har såkalte renrom som tilfredsstiller de ekstremt høye hygienekravene til en vellykket sammenkoblingsprosess i de avanserte og svært kostbare maskinene som gjennomfører limingen. I nanoteknologiens verden vil nemlig et eneste støvkorn på avveie være nok til å ødelegge sluttresultatet.

GE Vingmed Ultrasound har også kjøpt og installert tilsvarende maskiner i egne fabrikker og hos flere underleverandører for å innføre metoden i produksjon.

I daglig bruk verden over

- Den første ultralydsonden der denne teknikken for sammenkobling er tatt i bruk, har vært gjennom omfattende testing, produseres i dag kommersielt her hos oss i Horten og er allerede i daglig klinisk bruk over hele verden, sier Eggen.

Han forteller at teknologien også kan anvendes til såkalt ikke-invasiv ultralyd, der man gjør ultralydundersøkelser fra utsiden av kroppen.

- Generelt vil et 3D-bilde alltid gi bedre og mer detaljert informasjon enn et 2D-bilde og dermed også gi et sikrere grunnlag for å stille gode diagnoser. Gode 3D-bilder fra en spiserørssonde vil også være av stor verdi i forbindelse med overvåking av hjertets tilstand under operasjoner.

GE Vingmed Ultrasound er nå i gang med et nytt forskningsprosjekt der målsettingen er å utvikle enda mer effektive akustiske sensorer. Forskerne skal blant annet se på hvordan konstruksjonen av selve høyttalerne kan bidra til enda høyere kvalitet på 3D-bildene.

Byplanlegging bestemmer ikke hvordan folk bruker bilen

Såkalte «bærekraftige byer» – med fortetting av bebyggelse, en blanding av boliger og næringsbygg, og tilrettelegging for sykling og gåing – skal oppmuntre til mindre bilbruk. I praksis er det først og fremst våre egne reisevaner, mer enn geografisk nærhet, som styrer bilbruken, viser en ny svensk studie

Å gjøre byer mer menneskevennlige i stedet for bilvennlige blir stadig  mer aktuelt, som forskning.no har skrevet om tidligere. Nå har Erik Elldér ved Handelshögskolan, Göteborgs universitet foretatt en omfattende undersøkelse av hvordan bygningsmiljø påvirker reisemønsteret.

Reduserer betydningen av nærhet

– I urban og regional planlegging er det store forhåpninger om at geografisk nærhet, som følge av tett og funksjonsintegrert byggeskikk, skal bidra til en mer bærekraftig hverdagstrafikk, skriver han i doktoravhandlingen sin – men bygningsmiljø er ikke nok i seg selv:

– Samtidig vil våre økende muligheter til å overvinne geografisk avstand gjennom økende bilhold, forbedret kollektivtrafikk etc. redusere betydningen av nærhet og bygningsmiljøets utforming.

Tyvedobling i aksjonsradius

Elldér viser til at vi i dag beveger oss tyve ganger mer rundt enn vi gjorde for 100 år siden. Der svenskene på begynnelsen av 1900-tallet i gjennomsnitt reiste noen få kilometer daglig, tilbakelegger de nå rundt 45 kilometer hver dag.

En lignende utvikling har skjedd i alle industrialiserte land. I Norge har arbeidsreisenes lengde økt fra rundt 10,5 kilometer i 1985 til 16,3 kilometer i 2013/14, viser tall fra Transportøkonomisk Institutt.

Med denne tilgangen til fleksibel transport og nye muligheter for fjernjobbing blir nærmiljøet mindre viktig enn våre egne preferanser – ikke bare hvor vi velger å jobbe, men hvor vi handler eller tar søndagsturen.

Analyserte forflytningsmønster

I undersøkelsen sin analyserte Elldér hvordan svensker flytter på seg, undersøkelser av nasjonale reisevaner og dataregistre som omfattet samtlige svenske arbeidsplasser, for å få en oversikt over hvordan reisemønstre ble påvirket av ulike forhold i lokalmiljøet – som kollektivtrafikk, butikker, servicetilbud, skoler og arbeidsplasser.

– Den geografiske nærheten til viktige samfunnsfunksjoner og virksomheter i forhold til hjemmet spiller fortsatt en viktig rolle for hvor langt folk reiser til daglig, understreker han i avhandlingen.

– Men analysene viser imidlertid at betydningen av nærhet undergraves på flere kanter.

Særlig har økt fleksibilitet på jobben og muligheter for å jobbe hjemmefra endret reisingen til og fra jobb og gjort nærhet til arbeidsplassen mindre viktig. Hva regionen kan tilby er blitt viktigere enn hva lokalmiljøet kan tilby.

Om man vil satse seriøst på å skape et bærekraftig reisemønster så er det ikke tilstrekkelig å fokusere på arkitektur og bygge tett og blandet, konkluderer Elldér. Byplanlegging må også kombineres med tiltak rettet mot beboerne selv – som for eksempel informasjonskampanjer, billigere kollektivtrafikk eller veiprising.

Referanse:

Erik Elldér, The changing role and importance of the built environment for daily travel in Sweden, doktoravhandling, Handelshøgskolan, Gøteborgs universitet, 2015