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.

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

• Les også: – Byutvikling truer mangfoldet

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.

• Les også: Så vanskelig er det å planlegge byutvikling

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.

• Les også: Hvor skal byen vokse?

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

Utslipp av klimagasser kan reduseres med over 90 prosent fram mot 2030 hvis datastyrte elektriske drosjer på autopilot tar over for dagens sjåførkjørte private bensinbiler, ifølge en ny, amerikansk studie.

– Det er stort rom for effektivisering av både bilen og bilbruken, bekrefter Paal Brevik Wangsness, forsker ved Transportøkonomisk institutt.

– 2030 virker veldig tidlig for en slik utvikling, men på sikt er ikke dette urealistisk, sier han til forskning.no.

• Les også: Elbil er foreløpig ingen perfekt drosje

Grønnere strøm og tett kolonnekjøring

Klimagevinsten skyldes flere faktorer. Elektrisitet til elbiler vil bli stadig mer miljøvennlig etter hvert som forurensende kull- og oljekraftverk viker for strømproduksjon fra sol, vind og andre fornybare energikilder.

Selvstyrte biler kan også kjøre i tette kolonner, omtrent som vogner i et elektrisk tog. Dette er mulig, fordi automatikken i bilen bak reagerer mye raskere enn et menneske hvis bilen foran må bremse.

Slik kan luftsuget bak den fremste bilen gi bilene bak en energisparende drahjelp, akkurat som for syklistene i sykkelritt.

Førerløse privatbiler før datadrosjer

Disse faktorene vil komme alle framtidas selvstyrte elektriske biler til gode, ikke bare datastyrte drosjer. Selvstyrte privatbiler vil trolig komme på markedet allerede om få år.

– I 2017 vil Volvo gjennomføre forsøk med 100 selvstyrte biler i Gøteborg. Slike biler vil være programmert til å kjøre så økonomisk som mulig, og blant annet gjøre køkjøring mye mer effektiv uten rykk og napp, sier Wangsness.

– Disse miljøgevinstene kan hentes ut lenge før førerløse datastyrte drosjer blir virkelighet, fortsetter han.

Skreddersydd datastyrt transport

Likevel – det er først når private biler erstattes av drosjer på deling at klimaregnskapet virkelig vil skinne, ifølge den nye studien.

Selv med 2030-tallets avanserte privateide hybridbiler vil overgangen til datastyrte drosjer på deling gi en ytterligere reduksjon av klimagasser på mellom 63 og 82 prosent, ifølge forskerne.

Datastyrte elektriske drosjer vil nemlig kunne tilpasse seg transportbehovet fra minutt til minutt. Er du alene, kan du hentes av en liten og lett drosje med ett sete. Er dere fire, kommer en større drosje.

De samme drosjene kan også styres slik at tomkjøring fra oppdrag til oppdrag og venting mellom oppdrag blir minst mulig. Drosjene kan også styres ut fra hvor mye strøm de har på batteriet, slik at ladingen fører til minst mulig tid ute av trafikk.

Slik kan energieffektiviteten og klimautslippene presses nedover.

Video fra tidsskriftet Nature som ved hjelp av legoklosser viser hvordan skreddersydd, datastyrt personlig transport kan redusere klimautslipp.

En tom trikk er ikke grønn

Hva betyr dette for framtidas kollektivtrafikk? Tog, trikk, bane og buss er ikke alltid det mest miljøvennlige. Når den siste nattrikken på mangfoldige tonn skrangler tom oppover alle bakkene mot endestasjonen, er ingen grønn stjerne på miljøhimmelen.

Dette var ett av flere poenger fra en studie som Morten Simonsen ved Vestlandsforskning gjorde i 2010. Og mange seter står i gjennomsnitt tomme, ifølge denne rapporten.

Bybusser er nede i en gjennomsnittlig utnyttelsesgrad på 27 prosent, for ikke å snakke om lokaltog på 26 prosent, T-bane på 20 prosent og bare 15 prosent for trikken i Oslo, ifølge disse 2010-tallene.

Infrastruktur som skinnegang, inngjerding og overganger står faktisk for mesteparten av utslippene fra tog, forteller en av tabellene i rapporten.

• Les også: Somletog

Kollektivselskapene kan tilpasse seg

Vil framtidas datastyrte drosjer bety slutten for NSB og selskapene som driver tradisjonell kollektivtrafikk i byene? Wangsness tror ikke det.

–Selv om selvstyrte elbiler kan pakkes tett i køen, vil de likevel ta større plass enn T-bane og lokaltog i rushtiden, sier han. Likevel tror han selvstyrte elbiler kan erstatte mer av langtrafikken, for eksempel med tog og ekspressbusser.

– Mange vil nok være tiltrukket av muligheten for å gjøre arbeid mens bilen står for kjøringen, sier Wangsness.

– Kollektivselskapene kan også dra nytte av de nye mulighetene og supplere tilbudet sitt med datastyrte drosjer, når og hvis de kommer, fortsetter han.

Må bli populært

Det er ingen selvfølge at små, elektriske drosjer blir den neste transportrevolusjonen. Dette understreker også Austin Brown fra det amerikanske National Renewable Energy Laboratory i en uavhengig kommentar i tidsskriftet Nature Climate Change.

– Framtidas energiforbruk på transport avhenger av hvordan systemet brukes av folk, skriver han.

– For eksempel er det uklart hvordan pendlere vil oppføre seg hvis selvstyrte drosjer gir dem valget mellom enten å komme til bestemmelsesstedet effektivt eller raskt, fortsetter han.

Video fra Google som viser deres førerløse bil navigere ute i trafikken, mai 2015.

Trenger politisk styring

– Små, energieffektive biler med konkurrere om kunder med større kjøretøy som er fokusert på komfort eller produktivitet, slik som nylige konseptbiler som ligner mobile stuer, skriver Brown.

Han mener at politikerne må styre denne utviklingen istedenfor å la den spennende nye teknologien utvikle seg på autopilot.

Bedre med generelle rammer

Wangsness er mer opptatt av å legge forholdene til rette enn å styre utviklingen.

– Det er ikke alltid at politikere vet bedre enn markedet. Det er nok mer effektivt at politikerne vedtar generelle rammer for et lavutslippssamfunn, sier han.

– Så kan teknologien tilpasse seg disse rammene, og folk kan selv bestemme om de vil ha en lavutslippsbil på landet eller bo i byen og bruke sykkel eller gå, sier Wangsness til forskning.no.

Referanse:

Jeffery B. Greenblatt og Samveg Saxena: Autonomous taxis could greatly reduce greenhouse-gas emissions of US light-duty vehicles, Nature Climate Change, 6. juli 2015, doi:10.1038/NCLIMATE2685, sammendrag.

Robocabs to save emissions, nyhetsmelding fra Nature Climate Change.

Transport, energi og miljø – sluttrapport. Morten Simonsen, Vestlandsforskning, 2010. (pdf)

– SunSense Coin er en personlig UV-sensor som viser hvor mye ultrafiolett stråling kroppen din utsettes for. Den måler ikke bare strålingen der og da, men hvor mye sol du har fått i løpet av dagen, sier oppfinner Åsulv Tønnesland. 

Solbrenthet er den største enkeltårsaken til at så mange nordmenn får hudkreft og Norge ligger i verdenstoppen i antall tilfeller. Det skjer selv om mange opplysningskampanjer har advart oss mot overdreven soling.

– Det viktigste er ikke å bli solbrent. Derfor ønsket jeg å utvikle en løsning som gir kontroll på når vi har fått nok sol på kroppen, sier Tønnesland.

Nå presenterer han en oppfinnelse på størrelse med en mynt; SunSense Coin.

– Det er et dosimeter som måler sol over tid.  Litt på samme måte som en geigerteller brukes for å måle radioaktiv dosering, sier Tønnesland.

Sammen med fysiker Dagfinn Opsvik og daglig leder Vidar Mortensen har han startet firmaet SunSense. Tønnesland er selv sivilingeniør og holder til på Evje i Setesdal. Han har jobbet mye med forbrukerelektronikk og det å designe ting til å bli mer kompakte. Han er flere ganger hedret med Merket for god design, sist for et spesialutviklet sikte for skiskyttergeværer.  

Lett å ha på

Solmynten kan brukes overalt. Den kan festes på klær eller på et bånd rundt armen.  Et lite knips setter den i gang, og så måler den solstrålene utover dagen – det er den totale strålingen du utsettes for som er viktig.

Snart lanserer firmaet en app med UV-kalkulator. Neste år kommer neste versjon av solmynten. Da får den blåtanntilkobling mellom mynt, telefon og app.

Alle er forskjellig

Noen av oss er lyse i huden og tåler lite sol, mens andre er mørkere og tåler mer. Hudtyper deles inn i seks kategorier fra lys til mørk på det som kalles Fitzpatrick-skalaen. Men disse kategoriene er omtrentlige og grove – derfor blir anbefalingene om timer i sola og bruk av riktig faktor på solkremen også omtrentlige.

Neste steg for solmynt-oppfinneren er å se om mobilkamera kan brukes til å bestemme hudtype mer nøyaktig. Han og samarbeidspartnerne fått penger av Norges forskningsråd for å finne ut av dette. 

– Vi undersøker først hva som allerede finnes av teknologi og løsninger vi kan bruke.  Så skal vi sette dette sammen med egne funn og løsninger, mobilkamera, app og UV-måleren, og gjøre det enklere å måle riktig solmengde, sier Tønnesland.  

Fra Evje til Silicon Valley

– Dette er hightech fra landsbygda, men oppfinnelsen har globalt perspektiv. For mye sol er et problem i mange land og vi har et produkt som kan brukes overalt,  sier daglig leder i SunSense, Vidar Mortensen.

Han var nylig med Innovasjon Norge Silicon Valley i California. I fire uker deltok SunSense på forretningsutviklings-programmet TINC. Innovasjon Norge er også blant aktørene som SunSense har fått penger fra.

Nå firmaet prøve å få innpass på det amerikanske markedet med solmynten, ifølge Mortensen.  

Sæd eller egg fra en donor kan gi folk muligheter de ellers ikke ville hatt til å bære fram et barn.

Men barnet deres blir neppe enebarn. En giver kan være far eller mor til mange.

Blivende foreldre spør bekymret: Kan halvsøsken som ikke vet om hverandre bli forelsket – og i verste fall få barn sammen?

• Les også: Rike kjøper egg av fattige

Nå har svenske forskere regnet på nettopp den risikoen. Og det viser seg at det er liten fare ved å være donorfar eller -mor til ti. Det går i hvert fall fint i et samfunn på størrelse med det svenske, med ni millioner innbyggere.

Forskjellige regler

Ti barn gir mindre enn én prosent sjanse for at halvsøsken får barn med hverandre. Det tilsvarer én gang i århundret. Tallet bør være akseptabelt for de fleste, mener forskerne. Svenske donorer synes at inntil ti barn er greit, viser en annen undersøkelse de har gjort.

Det er liten grunn til bekymring slik situasjonen er i Sverige i dag, skal vi tro studien. 75–100 barn blir til hvert år med hjelp fra en sædgiver. Anbefalingene fra myndighetene var lenge at en giver kunne lage maksimalt seks barn. Det gir svært liten risiko.

• Les også: Første baby med ny metode

Men det lå ingen forskning bak anbefalingene. Og etter at nye EU-regler kom, droppet myndighetene rådet.

Også i EU-landene er grensen ofte tilfeldig satt. Der varierer reglene fra fem til 25 barn.

Men nå har flere begynt å undersøke risikoen nærmere.

Maks åtte barn i Norge

Hvor raskt øker risikoen for at det går galt? Ved 15 donorbarn er det to prosent sjanse for at halvsøsken får barn, ved 25 barn er risikoen fem prosent.

I Norge er grensen satt til åtte barn.

I Sverige er det opp til klinikkene som gjennomfører assistert befruktning å selv bestemme hvor mange barn en giver kan lage. De fleste begrenser oppad til seks familier. Det kan altså bli noen flere enn seks barn.

De svenske forskerne mener grensen bør gå der, ved seks familier. Men det er åpent for diskusjon.

– Dette er selvsagt en diskusjon, om blant annet risikoen for å treffe på et halvsøsken og hvor mange avkom donoren selv er bekvem med å ha gitt opphav til, skriver professor Gunilla Sydsjö ved Linköpings universitet i en e-post til forskning.no.

Og det er en diskusjon hun har savnet.

Hun jobber ved universitetssykehuset, og treffer foreldre som trenger hjelp til å få barn. De spør henne ofte om risikoen for at deres framtidige sønn eller datter skal få barn med et halvsøsken.

Kan ikke være anonym

Internasjonalt er det uenighet om hvor grensen skal gå. Andre forskere har ikke klart å bli enige om et tall, i alle fall ikke en europeisk arbeidsgruppe som ble nedsatt for å finne nettopp det. De så på studier om internasjonal sæddonasjon, der sæden blir spredt til flere land. Da kan tallet være langt høyere – faren for at halvsøsken møter hverandre tilfeldig er svært liten. Men det kan være grunn til å begrense antallet donasjoner fordi mange donorforeldre og -barn i dag forholder seg til hverandre, skriver forskerne i artikkelen.

De svenske forskerne forutsetter at barna vokser opp i Sverige. Den matematiske modellen de bruker, tilsier at giveren er anonym.

Men i Sverige må donorer regne med at deres biologiske barn banker på døra. I likhet med i Norge, kan ikke donorene være anonyme. Alle barn har rett til å få vite hvem som er deres biologiske far og mor. Det kan bli mange å forholde seg til om alle tar kontakt.

Samtidig kan man argumentere for at en øvre grense for antall barn ikke er nødvendig med tanke på risikoen for at søsken får barn, ettersom søsknene kan få vite om hverandre.

• Les også: Kunstig er blitt naturlig

Men ikke alle foreldre forteller barna at de har donorforelder. En svensk undersøkelse viser at seks av ti forteller at det finnes en donor, men at de fleste ikke informerer barna om muligheten til å vite hvem donoren er. Og selv når giverens identitet er kjent, garanterer det ikke at barnet vil kjenne til halvsøsknene sine.

Mener de har gode gener

Den norske regelen om kjent donor kom først i 2005. Det betyr at mange givere er anonyme. En norsk undersøkelse viser at bare et av fire foreldrepar som brukte donor hadde fortalt barnet hvordan det ble til, ifølge NRK.

Hvorfor gir folk bort sæd eller egg? Det har også de svenske forskerne undersøkt. Nesten alle sier at de vil hjelpe andre. Blant annet fordi de hadde opplevd å få barn selv.

Noen ville videreføre sine gode gener. Her var det for øvrig langt flere menn enn kvinner som mente at de hadde noe å bidra med.

Referanse:

Gunilla Sydsjö m.fl.: The optimal number of offspring per gamete donor. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica, vol. 94, nr. 7, juni 2015. doi: 10.1111/aogs.12678. Sammendrag

Forskere har utviklet et nytt apparat for fargeanalyse ­– et spektroskop– ved å bruke noe som ligner en blekkskriver til å legge en spesiell type fargestoff på bildebrikken i et mobilkamera.

Slike lette, små og robuste spektroskoper kan brukes på lange romferder for å utforske fjerne planeter, eller for å gjøre medisinske målinger, tror forskerne bak studien i tidsskriftet Nature.

• Les også: Laserblikk under huden

Fargesignaturen forteller

Spektroskoper er viktige instrumenter for mange forskere – og i hverdagen. Når spektroskopet bryter lyset i alle regnbuens farger, kan nemlig fargene fortelle mye.

Leger kan måle oksygen eller blodsukker ut fra fargen på blodet. Astronomer kan se hvilke stoffer en stjerne er laget av, ut fra fargene til stjernelyset.

Geologen kan se hvilke mineraler en stein er laget av, ut fra fargene som steinen reflekterer. Fysikeren kan se hvilke gasser som er i lufta, ut fra hvilke farger gassen fjerner fra lyset.

Fra prisme til gitter

Den enkleste måten å lage et fargespektrum på er med et glassprisme. De fleste har sett et slikt prisme og et regnbuespektrum da de gikk på skolen.

I dag brukes sjelden prismer. Spektroskopene inneholder isteden et slags fine stripemønstre i en glassplate. De fungerer som et fint gitter med mange spalter.

Lysbølgene kommer ut av spaltene som smale stråler. Alle de smale strålene møtes, og lysbølgene forsterker eller svekker hverandre for ulike bølgelengder – ulike farger – på ulike steder. Slik kan de bryte opp lyset.

Du kan selv se en lignende effekt på overflaten av en CD eller DVD. Regnbueglansen skyldes de små gropene i plata. Også fuglefjær kan ha regnbueglans på grunn av små spalter.

Kvanteprikker

Men gitterspektrografer stjeler mye lys. De må også lages med stor presisjon. Det gjør dem kostbare, ganske store og mindre effektive.

De to forskerne Jie Bao og Moungi G. Bawendi har utviklet en helt annen type spektroskop. De bruker noe som ligner en blekkskriver, og sprøyter en væske med ørsmå partikler på bildebrikken til et mobilkamera.

De små partiklene kalles kvanteprikker, på engelsk quantum dots. Størrelsen på kvanteprikkene bestemmer hvilke farger de slipper gjennom. Store prikker gir røde farger. Små prikker gir blå farger. Hvorfor er det slik?

Innestengt i krystallet

Enkelt forklart er en kvanteprikk et ørlite krystall, et nanokrystall. Krystallet er laget av et halvlederstoff. Halvledere brukes også blant annet i solceller og transistorer.

Når kvanteprikken treffes av lys, blir elektronene slått løs fra plassene sine. Men det lille krystallet stenger dem inne. De forandrer hvor mye energi elektronene kan ta opp.

Når de halvfrie elektronene faller på plass i krystallet igjen, sender de ut et lite lysglimt, et foton. Energien til fotonet blir større jo mindre krystallet er.

Små blå, store røde

Energien henger igjen sammen med fargen. I regnbuen er det slik at det røde lyset har lavest energi. Så stiger energien mot gult og grønt lys og videre mot de høyeste energiene for blått og fiolett.

Det betyr at kvanteprikkene fungerer som et slags fargefiltre. Jo større de er, jo mer rødt energifattig lys slipper de gjennom. Jo mindre, desto blåere energirikt lys.

• Les også: Et univers av farger

Den fine forskjellen

Men disse fargefiltrene er ganske grove og unøyaktige. Alene kan de ikke bryte opp lyset i et fargespektrum som er nøyaktig nok for et spektroskop.

Bao og Bawendi fant en løsning. De laget kvanteprikker med 195 forskjellige størrelser. Hver størrelse på kvanteprikkene ga et ganske grovt fargefilter, men forskjellen mellom hvilke farger de ulike kvanteprikkene fjernet var mye finere og mer nøyaktig.

Så sprøytet de en væske med disse 195 forskjellige kvanteprikkene ut på forskjellige steder av overflaten til en bildebrikke, en slik som finnes i et mobilkamera.

Fra grovt til fint med data

Bildebrikken ble brukt til å måle lysstyrken under de 195 forskjellige fargefiltrene. Selv om hvert filter bare ga en grov fargeindikasjon, kunne forskerne bruke utnytte den finere forskjellen fra filter til filter.

Disse forskjellene kunne kjøres gjennom et dataprogram. Ut kom et fargespektrum som var nøyaktig ned til en fargeforskjell på en nanometer, målt i fargens bølgelengde.

• Les også: Vil oppdage leddbetennelse med fargeskanning

Små romfarere

Det kan høres nøyaktig ut. Det er likevel mye dårligere enn de mest nøyaktige spektroskopene som finnes for eksempel på store astronomiske observatorier. Her kan nøyaktigheten være helt nede i en hundredels nanometer.

Likevel kan slike små, billige og raske spektroskoper gjøre nytte for seg. De kan brukes på romsonder, fordi de er enkle og robuste og lette.

Romsonder bruker for eksempel spektroskoper til å måle temperaturen til atmosfæren på en fremmed planet og hva slags stoffer den inneholder, eller hva slags mineraler overflaten består av.

Små hverdagsvenner

De små spektroskopene kan også brukes i mange forskjellige apparater som etter hvert vil bli en del av hverdagen vår.

De kan også brukes til å gjøre medisinske målinger på legekontoret og hjemme, i det som kalles laboratoriet på en brikke – lab on a chip.

Referanse:

Jie Bao & Moungi G. Bawendi: A colloidal quantum dot spectrometer, Nature 2. Juli 2015, vol. 523, 10.1038/nature14576, sammendrag.

Ifølge Maria Kollberg Thomassen ved SINTEF, er Norge er allerede verdensledende når det gjelder utvikling og produksjon av teknologi til landbruket.

– Men tradisjonelt har norske produsenter hatt fokus på innovasjon på produktnivå, og mindre på prosessinnovasjoner. Her ligger det et uutnyttet potensial, mener hun.

Bedriftene skal tjene på nye bruksområder og et internasjonalt marked. Norske produsenter av landbruksteknologi får nå drahjelp av forskere.

Grunnideen bak forskningsprosjektet COMPACT er å løfte norske bedrifter ut i et internasjonalt marked så mest mulig av industriproduksjonen her til lands kan beholdes. En av konklusjonene er at norske bedrifter kan vinne mye på å ha en mer målrettet markedsføring, også mot utlandet.

Bedrifter skal lære markedsføring

I forskningsprosjektet har forkerne jobbet med bedriften Orkel Holding AS på Fannrem – en familiebedrift med 75 ansatte som startet med sykkelproduksjon på femtitallet. I dag har bedriften en årlig omsetning på 200 millioner kroner, og er ledende i Norge på produksjon av traktorhengere og rundballepresser.

Etter å ha jobbet flere år med å videreutvikle rundballeteknologi, lanserte Orkel maskinen “kompaktoren” i 2003.

– Dette er unik teknologi til å presse rundballer. Ikke bare av fôr som høy eller halm, men også av gjødsel og biomasse som mais, flis og torskehoder. Volumet på det pressede materialet komprimeres med hele 70 prosent, forteller Erlend Gjønnes ved bedriften.

– Dette har stor betydning for en effektiv transport av produktet, ikke minst i andre deler av verden, sier han.

Forskere ved SINTEF og NTNU stiller nå med verktøy og metoder for internasjonal markedsføring, samt kompetanse på produksjon, logistikk og verdikjeder.

Fra 50 til 500 maskiner

I dag eksporterer bedriften 50–60 maskiner per år. Men nå skal Orkel bygges opp til en robust organisasjon med et godt markedsapparat som kan møte behovet framover, og målet er få opp salgsvolumet til 500 maskiner i året.

– Vi har sterkt tro på at Orkel kan bringes fram i verdenstoppen, sier Thomassen.

Forskergruppen ved NTNU og SINTEF og de ansatte i Orkel jobber sammen og bruker møter og workshops til å finne ut hvordan bedriften kan ta ut mer av sitt potensiale.

I dag reiser de bedriftsansatte rundt i verden for å markedsføre og selge Fannrem-bedriftens produkter. Dette har vist at maskinen er konkurransedyktig i flere markeder, men forskerne tror at det finnes ytterligere muligheter gjennom en mer systematisk effektivisering av markedssatsingen.

For å kunne møte økt konkurranse på en internasjonal arena, mener de at Orkel må utvikle en mer effektiv produksjon, raskere verdikjeder, satse på læring og mer målrettet markedsføring.

– I dette prosjektet jobber vi eksplisitt med én produsent, men det vil være mye å hente av kunnskap for andre sektorer, mener Maria K. Thomassen.

– Vår tanke er at konseptet skal hjelpe norske små og mellomstore produsenter av landbruksteknologi til å komme seg ut i verden. Og i dette tilfellet skal teknologien innta nye bruksområder- som avfall, energi og næringsmiddel.

Mange i Trondheim vil at byen skal arrangere ski-VM for andre gang. Flere av dem husker med glede VM i 1997, og har lyst på en gjentakelse i 2021. Men Trondheim kjemper mot Planica i Slovenia og tyske Oberstdorf om arrangementet. Avgjørelsen faller under FIS-kongressen i Cancún i Mexico i juni 2016.

Marit Bjørgen, Magnus Moan og Anders Bardal er blant skistjernene som ønsker å hjelpe til. Det vil også Ekaterina Prasolova-Førland, førsteamanuensis ved Fakultet for samfunnsvitenskap og teknologiledelse ved NTNU.

– Vi vil gjerne se om vi kan bidra på standen til Trondheim i Mexico, sier hun.

Det hun vil bidra med er å vise frem en 3D-modell av hoppbakken Granåsen, og kanskje Trondheim, i full 3D. Dette er så vidt hun vet den første og eneste skihoppsimulatoren i Virtual Reality i Norge.

3D-trend

Modellen tar i bruk Oculus Rift, en 3D-brille som gjør at du selv kan få en smaksprøve på hvordan det er å skli nedover ovarennet i bakken med kritisk punkt på 124 meter, suse ut fra hoppkanten og forhåpentligvis lande trygt der i bunnen et sted.

– Planica har engasjert to firma for å lage en 3D-modell av bakken, sier Prasolova-Førland.

Trondheim kaller seg gjerne «teknologihovedstaden» i flere sammenhenger, og da skulle det vel bare mangle om ikke nordmennene har en modell også?

Hennes mastergradsstudent Emil Moltu Staurset har allerede laget modeller som virker. Flere av hopperne på landslagene har allerede testet modellen av Granåsen, og sett hvordan det kjennes å hoppe med 3D-briller på. Det skjedde under en presentasjon i Olympiatoppens lokaler i nettopp Granåsen. Simulatoren ble også testet av ‘vanlige folk’ ved NTNU Åpen Dag, Vitensenteret og turistinformasjonen i Trondheim.

Prasolova-Førland og Staurset har villet at 3D-bakken skulle få en så autentisk utforming som mulig. 

– Vi kartla bakken med en drone, og brukte de offisielle byggepapirene, sier Prasolova-Førland.

Ett steg videre er å presentere byen selv i 3D, med Nidarosdomen og sentrum. Virtuell Trondheim er et resultat av et annet masterprosjekt og har vært presentert ved diverse fora i byen (Vitensenteret, turistinformasjonen, NTNU). For Trondheim er ikke bare Granåsen. Det er annen sport, kultur og teknologi også. Derfor er «virtuelle Trondheim» en del av planen.

Simulatorer til lands og til vanns

Også en akvakultursimulator kan være aktuell, for å vise næringslivet i regionen. Denne er allerede i bruk, som Gemini tidligere har omtalt. Miljøet har også nylig fått støtte fra NTNU og DMF til å videreutvikle sin sykehussimulator.

Men det trengs oppdateringer av grafikk og funksjonalitet, og det begynner å haste. Det er mindre enn ett år igjen før presentasjonen i Mexico.

Hjelper det å sette ned fartsgrensen på veiene for at færre skal dø i trafikkulykker? Det er det delte meninger om.

En undersøkelse kan tyde på at det i alle fall bidrar på noen veier, også flere år etter at fartsgrensen har blitt satt ned. I Sverige redder det 17 liv i året.

Det har særlig hjulpet å endre fartsgrensen fra 90 til 80 kilometer i timen på de svenske landsvägene med to kjørefelt. Der er det nå i gjennomsnitt 14 færre drepte per år.

Langvarig effekt

Mens det å sette ned fartsgrensen fra 90 til 70 på trefeltsveier ikke førte til færre døde der.

Det var først og fremst veier med lav trafikksikkerhet og dårlige områder på siden av veien som fikk lavere fartsgrenser. Det er dermed ikke sikkert at det å endre fartsgrenser på andre veier ville hatt den samme effekten på dødsulykkene.

• Les også: Nullvisjonen nulles ut

Det svenske Trafikverket gikk i 2008/09 gjennom veiene de har ansvar for og senket eller satte opp fartsgrensen.

Forskere ved Statens väg- og transportforskningsinstitut har studert langtidseffektene av disse endringene, fram til 2013. De så på ulykkesstatistikken før og etter endringene. I 2013 ble 260 personer drept i trafikken i Sverige.

Mye kan påvirke trafikksikkerheten, som hvilke biler som kjører på veien, værforhold eller at flere overholder fartsgrensene.

For å være sikre på at de ikke målte andre endringer enn fartsgrensen, sammenlignet forskerne med samme type veier som ikke hadde fått endret fartsgrense.

Ikke færre alvorlig skadete

Nye fartsgrenser monnet altså til tross for at det er grunn til å tro at svenskene ikke senket farten fullt så mye som myndighetene ville. Tidligere fartsmålinger viser at bilister senker farten med 2–3,5 kilometer i timen når de blir bedt om å sakke ned med 10 kilometer i timen.

Underlig nok ble ikke færre alvorlig skadet. Forskerne har ikke noen god forklaring på hvorfor det blir færre som dør, mens det er omtrent like mange som blir hardt skadet.

• Les også: På vei mot trafikksikkerhet

Etter gjennomgangen av veinettet satte Trafikverket opp fartsgrensen på veier som hadde god trafikksikkerhetsstandard. Etterpå ble flere skadet på motorveier som fikk høynet fartsgrensen fra 110 til 120 kilometer i timen.

Men det ble ikke vesentlig flere dødsulykker på disse veiene. Det tror forskerne delvis kan skyldes at det var så få som omkom på disse motorveiene at endringer derfor ikke ville gitt utslag i analysene. Generelt ble flere drept eller alvorlig skadet på de svenske motorveiene og verst utvikling hadde smale motorveier.

– Redusert fart er viktig

Også i Norge ble det færre dødsulykker etter at myndighetene senket fartsgrensene fra 80 til 70 eller 90 til 90 på spesielt ulykkesutsatte veier i 2001, selv om bilistene bare senket farten med 1,6–4 kilometer i timen.

Det ble rundt 40 prosent færre drepte, ifølge rapporten fra Statens vegvesen. Tallene er korrigert for endringer på det øvrige veinettet i Norge.

• Les også: Mange trafikkdødsfall kan unngås

Målet til vegvesenet er at flere skal holde fartsgrensen, i 2018 håper de at det skal gjelde 72 prosent av kjøretøyene. I 2014 var det bare litt over halvparten som overholdt fartsgrensen.

– Lykkes vi på fart, er gevinsten for trafikksikkerheten stor, sier Guro Ranes i Statens vegvesen.

– Redusert fart vil virke både på risikoen for at det skjer en ulykke, for eksempel ved at veiens standard ikke støtter opp om en høy fartsgrense, og antall alvorlige ulykker, siden lavere fart betyr mindre energi og dermed mindre alvorlige konsekvenser, sier hun.

På veier der det ble installert fotobokser i årene 2004 til 2010, er antall døde og alvorlig skadde omtrent halvert, ifølge en rapport fra Transportøkonomisk institutt.

Færre mister livet på norske veier enn tidligere. I fjor døde 147 personer av trafikkulykker. Foreløpige tall fra Statens vegvesen viser at 53 personer mistet livet første halvår i år, 22 færre enn i samme periode i fjor. Det er flest menn over 45 år som dør i den norske trafikken.

Referanse:

Anna Vadeby og Urban Björketun: Utvärdering av ändrade hastighetsgränser. Långtidseffekter på trafiksäkerhet. VTI rapport 860, 2015.