Jakten på hjerneprotesen - NTNU

More documents

Recommendations

Info

w Foto: Geir Mogen opp silisiumioner fra havvannet. Kiselalgeskallene varierer i størrelse fra noen få til flere hundre mikrometer i diameter. Porene er fra 10 til 50 nanometer. Noen av lagene i det lille skallet blir holdt sammen av sekskantede sylindre med veldig lette og tynne vegger. Denne formen er kjent fra bikubene, og vi vet at den er sterk. – Biologene har flere hypoteser om hvorfor og hvordan algene bygger skallene innenfra på den måten de gjør det. Algene kan kanskje forbedre absorbsjonen av sollys; de skal flyte godt; skallene gjør dem stabile i vannet; de får bestemte mekaniske egenskaper; de kan lett feste seg på ting, forklarer Tranell. – Sannsynligvis er dette sammensatt. Algeskall er uansett funksjonelle. Næringsstoffer i Alger er kresne i matveien. Bioteknolog Matilde Skogen Chauton prøver seg fram med ulike blandinger av silikat, karbondioksid (CO 2), nitrogen, fosfor, sink, vitaminer og sporstoffer. «Resultatene fra simuleringen er lovende.» Forsker Gabriella Tranell havet blir transportert inn gjennom porene. Samtidig er porene så små og dessuten beskyttet av en membran slik at skitt og lort ikke kommer inn til organismen, sier Tranell. GULLKOPIER • Kiselalgene omfatter om lag 10 000 arter. Forskerne er i første omgang interessert i noen bestemte arter for å finne den beste og ønskede strukturen i skallet. De har staselige navn som Thalassiosira pseudonana, Chaetoceros muelleri, Pinnularia sp. og Coscinodiscus wailesii. Den siste har vist seg å være en meget god alge på grunn av skallstrukturen, men den er også vanskelig å dyrke. Forskerne bruker nanoteknologi for å kopiere naturlige algeskall med optimal struktur, det vil si de rette optiske egenskapene. Skallmodellene kan lages i ulike materialer, deriblant edle metaller. Gull er et fleksibelt materiale og velegnet for å lage støpeformer av algeskallene. En klump med gull får strøm fra en elektronstråle. Varmen får gullet til å dampe, og gullatomer legger seg i en tynn film på overflaten til skallene. Med en kobbertape trekkes gullfilmen av. Forskerne har nå et negativ av algeskallene, et gullreplikat. DATASIMULERING • – Gullreplikatene er våre modeller som blir testet og simulert med optisk programvare i datamaskiner. Simuleringen beskriver virkeligheten godt. Resultatene vi har fra simuleringen, er derfor lovende, forteller Tranell. Simuleringen varierer strukturen på skallene, det vil si størrelsen på porene og formen på de ulike lagene og bestanddelene. Simuleringen skal beskrive naturens symmetri, sekskantformen og andre mønstre. Da må forskerne blant annet vite hvordan lyset brytes og hva slags vinkler lyset går i. Skallstrukturen bestemmer så hvordan lyset blir reflektert og utnyttet inne i skallet. Det er også mulig å konstruere en perfekt modell og deretter lete for å finne modellen hos naturlige alger. Forskerne vil prøve på det senere. For å finne alger som kan egne seg til bruk i nanoteknologi og materiale til solceller, gran- sket forskerne litteraturen til 1800-tallets britiske gentlemen. Adelsmenn med tid og midler viet seg til forskning og var særlig fascinert av alger, som de klassifiserte i tykke bokverk. Her fant dagens forskere flere typer alger med ulike skallstrukturer som kan være aktuelle. SELVORGANISERING • En av de interessante utfordringene forskerne har, er å organisere algeskall til å ligge samme vei på en overflate. For å få til dette må de manipulere skallene. – Poenget er å utnytte den rike og komplekse nanostrukturen i skallene fullt ut. Med organisering menes at hele overflaten som algeskallene ligger på, er dekket av skall uten at skallene overlapper hverandre, forklarer materialteknolog Julien Romann. Men først blir algene vasket i syre som fjerner alt organisk materiale. Syrevasking kan også brukes bevisst for å endre mønstre og strukturer i skallene. Romann forteller at en god metode for å få et jevnt og enkelt lag med helt rene algeskall på en overflate er å skape tiltrekning mellom skallene og overflaten. Algeskall av silisium er litt negativt ladet. Når overflaten de skal ligge på, lades litt positivt, oppstår statisk elektrisitet som gir god interaksjon mellom skallene og overflaten. Metoden er teoretisk lovende, og forskerne starter med testing nå. En annen metode er å bruke væske. Vann og kloroform er en god kombinasjon. Kloroform er tettere enn vann og de to væskene blander seg ikke. Vann legger seg øverst. – Tyngdekraften gjør at algeskallene vil synke litt i vannet. Så sedimenteres skallene, samler seg, før de når grensesnittet mellom vann og kloroform. En tett film av algeskall dannes naturlig og kan legges på en positivt ladet overflate som er klargjort på forhånd, forklarer Romann. KRAVSTORE ALGER • Bioteknolog Matilde Skogen Chauton arbeider på laboratoriet som dyrker alger og sier at det er energikrevende for algen å bygge det komplekse skallet. – Skallet må være lett, slik at algen ikke synker nedover i havet. Samtidig må skallet være Kiselalgen Coscinodiscus wailesii har skall som er bygget i flere lag silika. Porer og mønstre danner sylindre som tar opp alt lys uten å slippe noe ut igjen. sterkt nok til å beskytte mot beiting og vannets bevegelse. Algeskall kan sammenlignes med samme type glass som laboratorieglassene våre, som tåler varme og kjemikalier, sier hun. Kiselalger må ha silikat for å bygge skall. Silikat er en kjemisk forbindelse mellom silisium og andre grunnstoffer. Algene tar opp silikat og et annet særlig hensiktsmessig stoff på nesten samme måte, nemlig titanoksid. Titanoksid er transparent og har gode ledende egenskaper. Tynne lag titanoksid i solcellen kan derfor forbedre effektiviteten. – Vi får algene til å ta opp titan i skallene når vi tilsetter titan samtidig som vi «sultefôrer» algene på silikat, sier Chauton. Enorme mengder havvann skal til for å få nok alger til solcelleproduksjon. Varierende biologisk aktivitet i havet gjør dessuten naturlig sjøvann ustabilt å jobbe med. Et alternativ er å bruke vanlig akvariesalt tilsatt destillert vann. Så prøver forskerne seg fram med ulike blandinger av næringsstoffer til algene, for på den måten å styre algenes byggeaktivitet: karbondioksid, nitrogen, fosfor, sink, vitaminer og sporstoffer. – Noen algetyper er kravstore. Andre er ikke fullt så kravstore. Vi kan naturligvis ikke ta på og føle algene, men de er forskjellige, sier Chauton. MEN NÅR? • Når kan vi begynne å produsere solceller med algeskall og nanoteknologi? Ga- briella Tranell er forsiktig med å spå, men har tro på naturens smarte løsninger. – Om ti år er solceller annerledes enn i dag, både i design og materialer. Jeg tror vi lager solceller etter kopier av biologiske strukturer. Vi må tenke nytt når vi skal utvinne ren og lønnsom energi. Solcellepaneler er nå konstruert slik at de flytter seg jevnt etter sola som går over himmelen, fra øst til vest. Men kanskje vi bør se på hvordan bladene på trærne er: ikke symmetrisk rettet etter lyset til enhver tid, men vendt i litt ulike retninger. – Vi ser at det blir mer og mer aktuelt å imitere naturen, å lære hvordan naturen har gjort det for å være funksjonell. Inspired by nature! Gabriella Tranell smiler som en sol. ■ 18 gemini • nr. 4 • desember 2011 gemini • nr. 4 • desember 2011 19 Foto: Anita Fossdal/Sintef Materialer og kjemi
Foto: © Fotobase / Jon Fjeldstad 20 Stille i stormen Like før jul vil 80 arbeidere på Oseberg og Snorre B-plattformen putte en intelligent propp i øret før de starter arbeidsdagen. En Sikorsky 92 går inn for landing. Støynivået er enormt. gemini • nr. 4 • desember 2011 HØRSELSVERN HMS • AKUSTIKK • TEKNOLOGI TEKST: Unni Skoglund KONTAKT: Olav Kvaløy, SINTEF IKT TLF: 982 45 170 E-POST: olav.kvaloy@sintef.no Den ser ikke så imponerende ut, liten som den er. Men det den er i stand til å gjøre, er revolusjonerende innen audiologi: Proppen er ikke bare en avansert støydemper, den måler også kontinuerlig støyeksponeringen som den ansatte er utsatt for, og sier fra når anbefalte grenser overskrides. I tillegg foretar den en daglig kontroll av hørselen til den ansatte, slik at begynnende hørselsskader kan registreres tidlig før skaden får utvikle seg. Oppmerksomheten rundt helse, miljø og sikkerhet (HMS) i Nordsjøen er enorm, og derfor er det få arbeidsrelaterte skader blant arbeidere på plattform. Skader på hørsel er likevel et økende problem, og rundt 600 nye eller forverrede skader rapporteres årlig til Petroleumstilsynet. Støynivået ved fakling eller helikoptertransport er for eksempel enormt. – Men med denne proppen tar vi kontroll over det som skjer i øregangen, sier akustikkforsker Olav Kvaløy ved SINTEF IKT. 115 110 105 100 95 90 85 80 75 70 Lydnivå (desibel A) 65 Eksempel på støy ved en helikopterlanding. Rød: ytre støy ved øreproppen. Blå: støy inne i øret bak proppen. UNNGÅR BAKGRUNNSSTØY • Øreproppen er en videreutvikling av den proppen som tidligere ble utviklet for Forsvaret og som nå leveres av Nacre AS. Videreutviklingen har skjedd i samarbeid med Statoil og er gjort for offshorebruk, men kan også være relevant å bruke for andre støyutsatte yrkesgrupper. Prototypen er nå klar for å tas i bruk på plattformer. Proppen har en mikrofon på utsiden som fanger opp lyd fra omgivelsene. Lyden behandles digitalt, og skadelig lyd vaskes bort. Så sendes lyden til høyttaleren på innsiden av øreproppen, slik at brukeren får med seg hva som skjer i omgivelsene. Mikrofonen på innsiden av øreproppen fanger opp talesignalet gjennom kraniet. Mikrofon foran munnen, slik mange tradisjonelle hørselsvern har, blir dermed overfl ødig. Fordi talelyd tas opp inne i øregangen, unngår man bakgrunnsstøy, slik tilfellet er med en mikrofon foran munnen. MÅLER STØYBELASTNING • Men i tillegg til disse funksjonene tar den videreutviklede øreproppen, QP100Ex, kontinuerlige målinger av støybelastningen brukerne utsettes for, direkte mot trommehinnen. QP100Ex gjør også en daglig hørselsmåling av brukerne. Dataene lagres i en database. En slik kontinuerlig «overvåkning» av hørselen er helt unik og gir brukerne en trygghet for at de ikke utvikler hørselsskader over tid. – Ut fra terskelmålingene lages det et audiogram, en hørselskurve, som viser om en hørselsskade er under oppseiling. Det er viktig å få slik informasjon tidlig, slik at tiltak kan settes inn for å unngå en permanent, uopprettelig skade, sier Odd Kr. Ø. Pettersen, forskningssjef ved SINTEFs avdeling for akustikk. TRE BARRIERER • Den intelligente øreproppen inneholder tre ulike barrierer for å forhindre hørselsskader. Først er det en skumpropp som tetter øregangen, og en tettekontroll som varsler brukeren dersom proppen ikke er satt korrekt i. Den andre barrieren er at systemet gir brukeren beskjed dersom støygrensen som brukeren eksponeres for, er nådd. Om brukeren likevel ikke trekker seg unna eksponeringen, slår etter hvert tredje barriere inn og varsler om at brukeren er i ferd med å pådra seg en hørselsskade. – Statoil har hatt stor innvirkning på hvordan utstyret har blitt. De har hatt klare ønsker FRA QuietPro til QP100Ex Egenskaper ved QuietPro: • Kontrollerer selv korrekt innsetting • Toveis radiokommunikasjon gjennom øreproppen • Adaptiv demping (lyddempingen justerer seg selv ut fra støy i omgivelsene) • Ekstremt gode lyddempingsverdier Videreutviklet system, QP100Ex: • Måler kontinuerlig støyeksponering og hørselsterskel til brukeren • Er ATEX-godkjent • Videreutvikling gjennom et samarbeid mellom Nacre, Statoil og SINTEF. Universitetet i Bergen og NTNU er med i styringsgruppa. • Nacre er produktutvikler og selger av utstyret. Prosjektet MENO er delfi nansiert av Norges forskningsråd. og innspill, som vi som forskere har tatt med oss inn i arbeidet vårt. Vi har jobbet tett for å fi nne løsninger og det har vært et fantastisk godt og positivt samarbeid, sier forskningssjef Pettersen. ETIKKEN IVARETAS • Dataene som samles inn gjennom øreproppmålingene, lagres i en database. Prosjektet er godkjent av REK (Regionale komiteer for medisinsk og helsefaglig forskningsetikk), og det er strenge krav knyttet til håndtering av dataene. På tross av at det er Statoil som har lagd og betalt prosjektet, er det bare forskerne som får tilgang på dataene, og da i anonymisert form. Resultatene Statoil får se, er også anonymiserte. Nå før jul skal 40 arbeidere på Osebergplattformen og like mange på Snorre B begynne å bruke øreproppen i arbeidshverdagen sin. Da begynner dataene å strømme inn sammen med brukererfaringene. – Produktet er banebrytende, og vi gleder oss veldig til det tas i bruk. Vi har store forhåpninger om at øreproppene vil føre til en kraftig reduksjon av hørselsskader, sier SINTEFforskerne Olav Kvaløy og Odd Kr. Ø. Pettersen. ■ gemini • nr. 4 • desember 2011 21 Foto: QuietPro
Page 1 and 2: Foto: VG NESTE GEMINI KOMMER I FEBR
Page 3 and 4: n KORTNYTT Misvisende støymerking
Page 5 and 6: n nyheTer nyheTer n Hitech hudpleie
Page 7 and 8: Usy nlig fiende H Muggsopp har inva
Page 9: Foto: Sciencephoto.com 16 gemini
Page 13 and 14: w Foto: Kidane Fanta Gebremariam Ko
Page 15 and 16: Foto: Helge Hansen / Statoil w kode
Page 17 and 18: Foto: photos.com FAKTA: Erstatnings
Page 19 and 20: Foto: Mentz Indergaard/NTNU Info Fo
Page 21 and 22: ■ KIKKHULLET Ein strålande metod
Page 23 and 24: n NOTISER Fisk Sikkerhet i fiskefl

Jakten på hjerneprotesen - NTNU

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?