– 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.

Forskere fra University of California, Davis har utviklet en sensor som ikke bare skanner fingeravtrykket i dybden, men også kan registrere blodårer og andre detaljer under huden.

Denne metoden er mye sikrere enn bare å se på overflatemønsteret slik som blant annet Apples iPhone gjør, ifølge studien i tidsskriftet Applied Physics Letters.

Vis dem finger’n

Fingeravtrykk har en lang historie. Leirtavler fra det gamle Babylon hadde fingeravtrykk. Romere, kinesere og arabere fulgte opp i århundrene som fulgte. Fingeravtrykk i leire, på silke og papir ble brukt som signaturer.  

På 1700-tallet begynte politifolk å bruke fingeravtrykk for å identifisere forbrytere. I 1892 ble det første mord oppklart ved at blodige tommelavtrykk avslørte gjerningskvinnen. Hun hadde drept sine to sønner i Argentina.

Da Apple lanserte fingerskanning på sin iPhone i 2013, fulgte de opp den gamle babylonske tradisjonen. Hensikten var ikke å avsløre, men å identifisere.

Fingeravtrykket var din signatur. Den åpnet telefonen for deg. Den gir analfabeter i fattige land en stemme. Slagordet  en tommel – en stemme viser hvordan fingeravtrykk gir analfabeter i fattige land en stemme i demokratiske valg.

Krigene i Irak og Afghanistan innebar nært samarbeid med sivile. Hvem var venn og hvem var fiende? Elektronisk innsamling av fingeravtrykk kunne gi svar.

For oss som surfer på velstand og høyteknologi, er fingeravtrykk forlokkende enkle i bruk. Farvel, pinkoder og passord. Din kropp er ditt beste bumerke. Eller – er den?

• Les også: Vil lage nye måter å logge inn på

Utladning lager mønster

Apples teknologi brukte den samme metoden som lar oss sveipe over skjermen. Den har et tynt lag av elektrisk ledende materiale, oppdelt i mange små områder. I hvert område er det en liten elektrisk ladning.

Huden vår leder også elektrisk strøm. Når den berører skjermen, lades den delvis ut på dette området på skjermen. Skjermen registrerer at du tar på den i akkurat dette området.

Denne teknologien kan utnyttes videre til skanning av fingeravtrykk. Huden er jo ikke helt jevn. Områdene under porene i fingeren blir mindre utladet enn områdene der rillene i huden berører. Slik kan du gjenskape et elektronisk bilde av fingeravtrykket.

Hacket fingeravtrykk

Men metoden er ikke helt trygg. Svette og hudkrem kan tette igjen porene og gjøre iPhone usikker på om du er du. Og fingeravtrykket ditt kan forfalskes.

I september 2013 demonstrerte en gruppe tyske hackere at de kunne lure iPhone med et fotografert fingeravtrykk. Hackerne skrev ut fotografiet med tykt blekk, overførte dette tykke mønsteret til et gummiark og plasserte det på skjermen.

• Les også: Geléfinger lurer sensorar for fingeravtrykk

Ekko fra dypet

Den nye ultralydsensoren vil løse dette problemet, ifølge forskerne fra University of California, Davis.

Prinsippet er det samme som ved ultralyd av fostre og for den saks skyld ekkolodd eller seismiske målinger av jordas indre.

Du sender en trykkbølge ned i et stoff – med en ultralydsonde mot magen, med en sonar under fiskebåten eller med en dynamittladning i et hull ned i jorda.

 Forskjellige deler av stoffet leder lyden ulikt. Derfor kommer det forskjellige ekko tilbake til ulike tider. Jo mer forsinket ekkoene er, desto dypere nedenfra kommer de.

Disse ekkoene kan analyseres og danne et tredimensjonalt bilde – av barnet i mors liv, av fiskestimer i dypet eller berglag i jordskorpa.

Svingende krystaller

Den elektroniske brikken for lesing av fingeravtrykk går ikke så dypt. Likevel går den dypt nok til å gjøre en bedre jobb enn skjermen på en iPhone.

Brikken består av to lag. Underst er elektronikken som fanger opp og behandler data. Øverst er 192 ørsmå høyttalere, plassert i et 24 ganger 8 rutemønster. Skjønt, å kalle dem høyttalere er å overdrive – eller kanskje snarere å underdrive.

De små lydgeneratorene sender nemlig ut vibrasjoner langt over hva vi kan høre – 22 millioner svingninger i sekundet. Vibrasjonene lages i en bestemt type krystaller som beveger seg når de får elektrisk spenning. De kalles piezoelektriske krystaller.

Disse ultraraske vibrasjonene forplanter seg nedover gjennom huden i fingertuppen og videre ned i vevet under og sender ekko tilbake. De samme piezoelektriske krystallene virker da som mikrofoner og fanger opp ekkoene.

Ser svetteporer og blodårer

Hudkrem og svette er ikke lenger noe problem. Hudkremen lager bare et litt annerledes ekko enn huden, slik som muskler lager et annet ekko enn bindevev i fosteret, eller fisk lager et annet ekko enn havbunnen i et ekkolodd.

Mønsteret av fingeravtrykket kan derfor fortsatt gjenkjennes. Ultralyden trenger også ned under det ytterste hudlaget.

– Det viser seg at du har det samme fingeravtrykket i underhuden som i overhuden, sier en av forskerne, David Horsley, til den amerikanske allmennkringkasteren PBS.

Dypere nede finnes også svetteporer og blodårer og andre personlige kjennetegn som er mye vanskeligere å forfalske.

• Les også: Riller gir fingerspissfølelse

Kommer på mobiler til høsten

De amerikanske forskerne er ikke de eneste som utvikler ultralyd for gjenkjenning av fingeravtrykk. Den amerikanske elektronikkprodusenten Qualcomm viste fram en lignende teknologi på Mobile World Congress i Barcelona i begynnelsen av mars 2015.

Ifølge nettsidene til Qualcomm skal sensoren Snapdragon Sense ID brukes i mobiltelefoner som kommer på markedet høsten 2015.

Medlem av samme forskningssenter

Qualcomm er medlem av det samme forskningssenteret som David Horsley arbeider på, Berkeley Sensor and Actuator Center.

I en e-post til forskning.no skriver Horsley at han ikke kan kommentere for mye om de spesifikke forskjellene mellom teknologien han har vært med på å utvikle og arbeidet ved Qualcomm.

Likevel går det fram av materiale han har tilsendt at Qualcomms fingersensor bygger på teknologi fra et firma de kjøpte opp i mars 2013, Ultra-Scan Corporation. Ultra-Scan har utviklet sensorer blant annet for militær bruk.

Ulike teknologier

Av materialet går det også fram at Qualcomm og Ultra-Scans løsning bygger på tynnfilmtransistorer. Slike transistorer brukes oftest i skjermer med flytende krystaller, det vil si blant annet dataskjermer og mobilskjermer.

Horsley skriver at deres løsning er annerledes. Som figuren over viser, bygger de sensoren på silisiumbrikker og med vanlige datakretser, av samme type som brukes i blant annet mikroprosessorer i datamaskiner.

Referanse og lenker:

Y. Lu m.fl.: Ultrasonic fingerprint sensor using a piezoelectric micromachined ultrasonic transducer array integrated with complementary metal oxide semiconductor electronics, Applied Physics Letters, 106, 263503 (2015), DOI: 10.1063/1.4922915.

Ultrasound sensors dig deeper into your fingerprints and fat, nyhetsmelding på nettstedet til den amerikanske allmennkringkasteren PBS.

Ultrasonic Fingerprint Sensor May Take Smartphone Security to New Level, nyhetsmelding fra American Institute of Physics.

Qualcomm – Biometrics Within the Wireless and Mobile Computing Industry. Pdf av presentasjon holdt av John Schneider fra Qualcomm 17.9.2013, blant annet med informasjon om oppkjøpet av Ultra-Scan Corporation.

Breakthrough 3D fingerprint authentication with Snapdragon Sense ID, blogg på nettsidene til produsenten Qualcomm.

Qualcomm launches Snapdragon Sense ID 3D Fingerprint Technology, nyhetsmelding fra nettstedet News Medical.

Hackers claim to have defeated Apple’s Touch ID print sensor, nyhetsmelding fra nettstedet CNET, 22. September 2013.

Booming biometrics – how human data is transforming the battlefield, artikkel på nettstedet army-technology.com.

Før RIMFAX-radaren er klar for romferd, har den en lang reise med mange tester som skal gjennomføres. Første delprøve er nå bestått. Den foregikk ikke på en firhjuling i verdensrommet, men på en snøscooterslede på Svalbard. Bildene den produserte var ikke av Mars-geologi, men av snø og is på ulike breer utenfor forskningsbyen Ny-Ålesund.

Se hvordan forskerne gjorde testene av radaren på Svalbard, og hvordan de kan forberede den på Mars-oppdraget:

Har det vært liv på Mars?

NASAs romsonde, Mars 2020-roveren, har i oppgave å finne ut om det har vært liv på Mars. Georadaren RIMFAX er ett av syv instrumenter som skal ombord på roveren. Den skal hjelpe til med oppdraget ved å se ned i bakken og undersøke geologien flere meter ned under overflaten.

Dette er en stor oppgave, og forsker og prosjektleder ved Forsvarets forskningsinstitutt Svein-Erik Hamran er spent. Det er hans jobb å gjøre RIMFAX-radaren så god at den kan gi oss og verden ny kunnskap om Mars.

Ser gjennom isbreer

Radarens første stopp på veien mot Mars var Svalbard, nærmere bestemt Ny-Ålesund. I månedsskiftet april-mai i år ble det første feltarbeidet med RIMFAX utført.

– Denne breen er 200 meter dyp, forklarer Hamran, mens han peker på et radarbilde lagd av RIMFAX.

– Vi tester radaren på Svalbard fordi Mars er en kald og tørr planet. På våren og forsommeren er Svalbard også frossen, og det er veldig fine forhold for å teste denne typen radarsystemer. Når vi kjører over isbreer kan radaren se tvers gjennom breen. Vi ser vannet i bunnen og de ulike tempererte sonene på breen, forklarer Hamran.

Selve testingen gjøres ved at radarsystemet, som består av en spesialbygd antenne, en elektronikkboks og en PC, festes til en snøscooterslede og dras langs senterlinjen av en isbre. Underveis stopper forskerne jevnlig for å lagre data og sjekke at radaren gjør som den skal.

– Når vi tester på denne måten kjører vi mellom 10 og 15 kilometer i timen. Når RIMFAX skal kjøre med Mars 2020 roveren går det adskillig saktere. Den har en fart på mindre enn tre meter i minuttet, forteller Hamran.

– Det er fortsatt tidlig i utviklingen, men vi er der vi skal være, mener Hamran.

Har du lyst til å printe din egen drone? I løpet av året kommer en 3D printer på forbrukermarkedet som ikke bare kan skrive ut søte plastikk-dingser, men også elektronikk. Lag ditt eget design på en datamaskin, eller bruk et ferdigdesign du finner på nett og trykk «print».

Riktignok må du fortsatt gjøre en del ting manuelt, som å sette inn databrikke og montere rotorer. Men det nye med Voxel8 sin maskin, sammenlignet med andre forbruker-3D-printere, er at den har et eget sølvblekk som leder strøm. Dermed kan du integrere plastikk og strømledninger sømløst i én bit istedenfor å montere sammen mange forskjellige deler.

Men selv om det strømledende blekket åpner opp for mange nye muligheter for designere og entusiaster, er dette bare en smaksprøve på fremtiden.

Vi er nemlig midt i en revolusjon innen 3D-printing med metaller, som vil forandre måten vi produserer alt fra smarttelefoner til flymotorer.

Størrelsen teller

En av de største utfordringene med å 3D-printe rent metall er at det skal veldig høye temperaturer til for at det smelter. Og da kan det fort bli så store temperaturforskjeller mellom metallet og alt som er rundt, at når det blir kjølt ned, så vrir produktet seg. 

Det strømledende blekket til Voxel8 er en slags flytende pasta av små sølvpartikler. Men resultatet er altfor grovt, på nesten 1 millimeter i tykkelse, til å virkelig kunne printe avansert elektronikk.

Nå har derimot nederlandske forskere fra Universitetet i Twente klart å 3D-printe rene gull- og kobberstenger som er mindre enn 5 mikrometer, altså tusendeler av en milimeter, tykke.

Å kunne 3D-printe så tynt med rene metaller kan åpne opp for produksjon av bittesmå elektroniske dingser. For eksempel vil det bli mulig å printe mikroskopiske koblinger mellom databrikker. De elektriske koblingene kan printes samtidig som materialet rundt, istedenfor å måtte lage et eget skall og så montere elektronikken inni etterpå.

Bittesmå elektroniske dingser

Claas Willem Visser er en av forskerne bak den nye metoden. Han mener det spesielle med den nye metoden er at de både klarer å printe syltynne og samtidig relativt høye metallstenger.  Å kunne bygge i høyden, selv om det bare er snakk om opptil 2 millimeter, åpner nemlig for mange nye muligheter.

– Vi kan koble sammen databrikker vertikalt, forteller Visser om potensialet for teknologien.

Å kunne koble sammen todimensjonale databrikker lag på lag, vil kunne spare mye plass og forsterke koblingene og dermed signalene mellom brikkene.

Da er det bare fantasien som begrenser hva slags bittesmå elektroniske gjenstander 3D-printing kan bidra til å lage.

Som å stable pannekaker

De fleste 3D-printerne som er tilgjengelig for folk flest bruker samme tankegang som hjemmekontorprinteren, med forskjellig typer «blekk» som sprøytes ut av forskjellige dyser.

• Les også: Trenger du ting? Trykk print

Teknologien man kaller 3D-printing i industrien og forskning har derimot helt andre strategier for å lage ting i tre dimensjoner.

Siden metall krever høye temperaturer for å smelte, ville de fleste dysene som er tilgjengelige for vanlig 3D-printing rett og slett smelte.

Visser og kollegaer bruker en dråpe-teknikk, såkalt LIFT (Laser-Induced Forward Transfer), hvor de stabler mikroskopiske metalldråper oppå hverandre. Maskinen skyter en syltynn laserstråle opp mot en plate dekket med et tynt lag med metall. I det punktet laserstrålen treffer, smelter en liten dråpe med metall som faller ned på en annen plate. Ved å bevege den øverste platen, kan de gjenta prosessen og dråpene blir stablet oppå hverandre til en tynn stang.

Dette er første gang noen har klart å bygge en stang av metalldråper ved bruk av denne teknologien. Visser forklarer de greier det ved å øke styrken på laseren, og det får dråpene til å falle raskere. Når dråpene treffer underlaget blir de klemt flate, og det gjør det lettere å stable dem oppå hverandre.

– Det er som å stable pannekaker istedenfor baller, forklarer Visser.

– Ser litt røft ut

Vegard Brøtan, som forsker på 3D-printing av metall ved NTNU og SINTEF, mener det spesielle med den nederlandske studien er hvor lite og tynt metallet blir. Likevel påpeker han at det fortsatt gjenstår en del før man kan ta denne teknologien i bruk.

– Det ser litt røft ut, selv om det er veldig lite, sier Brøtan om resultatene til Visser og kollegaer.

Han forteller også at det er mange anvendelser av 3D-printing med metall som ikke er avhengig av like tynt resultat, som for eksempel verktøy, medisinske deler, gullsmedprodukter og deler til biler og fly.

• Les også: Skriver ut celler for å kurere blindhet

– Komplekse komponenter som er satt sammen av mange deler nå, kan lages som én del i fremtiden, forklarer Brøtan.

På denne måten slipper man sammenskruingen og kan spare både materialer og tid.

Raskere og billigere

Ved Sintef produserer Brøtan og kollegaer avanserte støpeformer av stål med 3D-printing, eller såkalt additiv teknologi. Støpeformene blir blant annet brukt til å lage bildeler.

Brøtan forklarer at det kan være mye penger å spare for bilprodusenter ved å bruke støpeformer laget på denne måten.

En del av hemmeligheten bak de 3D-printede støpeformene er de innebygde kjølekanalene. Bilindustrien i Norge bruker Sintef-bygde former til å støpe bildeler av både plast og metall. Disse støpe-materialene helles oppi formen, og for at de skal herdes effektivt må nedkjølingen skje raskt. Da må kjølekanalene i støpeformen være så nærme som mulig overflaten, der det varme støpe-materialet er.

Med tradisjonelle metoder må kjølekanaler gjerne bores inn i støpeformen som rette hull. Det begrenser hvor tett inntil overflaten kjølingen kan skje. Men med 3D-printing blir kjølekanalene og selve støpeformen laget samtidig, som gjør det mulig å lage former man aldri kunne lage før.

– Det betyr at kjølekanalene kan følge tett inntil støpeformens overflate, uavhengig av geometri, forklarer Brøtan.

Bilindustrien har vært tidlig ute med å ta i bruk 3D-printing og står for 17 prosent av bruken slik teknologi internasjonalt. Men flyindustrien er hakk i hel og står for 12 prosent av den industrielle bruken av 3D-printing.

Verdens første 3D-printede jetmotor

For det er også mye penger å spare på å bruke 3D-printing i flydeler. Avanserte metalldeler, som vanligvis tar uker eller måneder å produsere, kan nå lages på noen få timer.

Og som et bevis på de teknologiske fremskrittene de siste årene, ble verdens første 3D-printede jetmotor avduket på et internasjonalt flyshow tidligere i år.

Jetmotoren er laget av australske forskere med additiv teknologi, som ligner på metoden Brøtan bruker på Sintef. Istedenfor å printe med flytende metall, starter prosessen med et tynt lag med metallpulver. En laser smelter metallpulveret etter designet som har blitt foret inn i maskinen. Dette skjer ett lag av gangen. Når ett todimensjonalt lag er ferdig, blir det dekket med nytt metallpulver, og laseren begynner på neste lag.

Resultatet blir en tredimensjonal metalldel, som kan være så enkel eller avansert som fantasien tillater – det har faktisk ingen betydning for prosessen.

Selv om den 3D-printede jetmotoren er en utstillingsmodell, er det flere flyselskaper som har meldt sin interesse til de australske forskerne.

Og det er ikke bare produksjonen av flydeler som blir mer effektiv. Ved å 3D-printe flydeler, kan flyene bli lettere. For eksempel vil 3D-printede drivstoffdyser som er laget i én del, istedenfor å bli satt sammen av 18 forskjellige deler, finnes i flere flymotorer i løpet av 2016, ifølge GE Aviation. Disse dysene skal være 25 prosent lettere og ha avansert kjøling innebygd, som fører til mindre bruk av drivstoff.

3D-printing kan altså spare både penger og miljøet.

Full kontroll i tre dimensjoner

Men vil smarttelefonen din være 3D-printet i fremtiden?

Visser mener at deres dråpe-metode har potensialet for å printe og teste nye elektriske kretser, men at den har sine klare begrensninger.

– De mest avanserte databrikkene som brukes i dag, for eksempel i smarttelefoner eller laptoper, krever oppløsning på rundt 10 nanometer. Vår teknikk er minst 100 ganger større, og derfor ikke egnet for slikt bruk, sier Visser.

Men selv om det enda ikke går an å printe tynt nok metall til å lage den mest avanserte elektronikken, kan allerede metalldeler printes med høy presisjon på mikrometernivå med kommersiell 3D-printing. Selskaper som Microfabrica og 3D MicroPrint printer små bevegelige metalldeler som ikke krever noen montering, og kan brukes i alt fra bilindustrien til medisinsk utstyr.

For disse selskapene er presisjon nøkkelen til suksess. Direktøren i 3D MicroPrint, Joachim Goebner, tror vi vil kunne 3D-printe elektronikk så snart en teknologi har full kontroll på hva den printer i alle tre dimensjonene.

– Da kan teknologien produsere nesten hva som helst, forteller Goebner.

Referanse:

Claas Willem Visser m.fl: Toward 3D Printing of Pure Metals by Laser-Induced Forward Transfer, Advanced Materials, juni 2015