Tutkimusryhmässä on kehitetty laskennallisia työkaluja saavutettavuuden arviointiin, ja matriisin aineisto kattaa tärkeimmät kulkutavat (auto, joukkoliikenne, pyörä, kävely) kahtena eri ajankohtana (aamuruuhka, keskipäivä). Työkalujen ja aineistojen avulla matka-aikoja eri kulkumuodoilla ja ajankohtina voidaan tarkastella vertailukelpoisesti alueellisessa mittakaavassa.

Laskentojen tekeminen ei olisi mahdollista ilman lukuisia tietoaineistoja. Suurin osa näistä on saatavilla täysin avoimesti, kiitos Suomen ja pääkaupunkiseudun kuntien avoimen datapolitiikan.

"Aikasarjojen tekemiseen tarvitaan saavutettavuustyökalujamme, mutta myös muita tietoaineistoja", kertoo Henrikki Tenkanen, joka on ollut vastuussa massiivisten laskentojen tekemisestä.

"Nämä koostuvat joukkoliikenneaikatauluista, autoilun nopeuksia sisältävistä GPS-mittauksista sekä tie- ja joukkoliikenneverkostosta. Pyöräilytietoa on saatu Strava-urheilusovelluksesta ja Helsingin kaupunkipyöräjärjestelmästä."

Tutkimuksesta julkaistiin juuri myös artikkeli Applied Geography -lehdessä: Dynamic Cities: Location-based accessibility modelling as a function of time.

Diatermiaa eli sähköveistä käytetään nykyisin valtaosassa kirurgisia toimenpiteitä. Veitsi leikkaa kudosta valokaarella, jolloin kudos höyrystyy ja sen sisältämät aineet haihtuvat kirjaimellisesti "savuna ilmaan".

Menetelmän haittapuoli on se, että savun sisältämät pienhiukkaset ovat terveydelle haitallisia. Savua imetäänkin leikkausalueelta erityisellä savuimurilla. Suomalaisideana on käyttää savua myös hyödyksi.

"Savun sisältämät pienhiukkaset ovat vain yksi savun komponentti", selittää väitöskirjaa Tampereen teknilllisessä yliopistossa tekevä Kontunen.

"Savukaasu sisältää myös pieniä haihtuvia molekyylejä, joiden perusteella käsiteltävästä kudoksesta saadaan hyvin tarkkaa tietoa."

Nyt julkaistussa tutkimuksessa leikattiin diatermiaa käyttäen kymmentä eri sian kudosta. Kudoksista haihtuva savukaasu analysoitiin differentiaalimobiliteettispektrometrilla.

"Kudokset erottuivat tilastollisilla luokittelumenetelmillä 95 prosentin varmuudella", Kontunen sanoo. 

Aiemmissa tutkimuksissa savukaasun sisältämiä molekyylejä on tutkittu massaspektrometrilla, joka on kallis molekyyleja tyhjiössä analysoiva laite.

Tampereella on tutkittu haihtuvia molekyylejä jo vuosien ajan ionimobiliteettispektrometrian keinoin. Menetelmä on sukua massaspektrometrialle, mutta ei vaadi tyhjiötä ja on siten huomattavasti halvempi ja toimintavarmempi. Ionimobiliteettispektrometreja on käytetty kymmeniä vuosia sovelluksissa, joissa toimintavarmuus on ensiarvoisen tärkeää.

Erittäin lupaavien tulosten myötä tutkimusta on sovellettu etenkin syöpähoidoissa.

"Olemme noin vuoden ajan analysoineet ihmisistä poistettuja syöpäkasvaimia ja näyttää siltä, että samankaltaiseen suorituskykyyn on mahdollista päästä myös niissä", kertoo kirurgian professori ja tutkimusryhmän johtaja Niku Oksala Tampereen yliopistosta.

"Uskon vahvasti, että tulevaisuudessa teknologia tulee auttamaan potilaita ja kirurgien päivittäistä työtä."

Tutkimus toteutettiin Tampereen yliopiston ja Tampereen teknillisen yliopiston yhteistyönä.

Lupaavien tulosten innoittamana aiheen ympärille on perustettu startup-yritys Olfactomics, joka kaupallistaa tekniikkaa.

*

Juttu perustuu Tampereen teknillisen yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva on kuvakaappaus Olfactomicsin videolta.

”Perovskiittiaurinkokennoja ei ole aikaisemmin tutkittu nopealla, matalan kynnyksen valokuvausmenetelmällä", kertoo Tiihonen.

"Menetelmällä havaittiin jo vähäinenkin perovskiitin hajoaminen, minkä vuoksi valokuvaus voi joissain tapauksissa korvata sitä perusteellisemman ja työläämmän röntgenkristallografiamittauksen.”

Röntgenkristallografiamittauksen ajankohta voidaan valita valokuvaustulosten perusteella.

Jos kuvaamalla ei havaita muutoksia kennoissa, niiden röntgenkristallografiamittausta voi lykätä. Valokuvaamalla voi myös saada jopa luotettavamman tuloksen kuin esimerkiksi optisilla mittauslaitteilla.

Menetelmä perustuu värimuutoksiin, joita ikääntyminen usein aiheuttaa kennossa. Esimerkiksi väriainekennoissa, joissa on voimakkaan keltaista jodia sisältävää elektrolyyttiä, ikääntyminen muuttaa elektrolyyttiä läpinäkyvämmäksi.

Samoin perovskiittikennoissa tumman perovskiitin hajoaminen muuttaa kennoa keltaisemmaksi. Kun muutokset mitataan, ikääntymistä voidaan seurata kvantitatiivisesti.

Valokuvaus voi olla hyödyllistä molempien aurinkokennotyyppien teollisessa tuotannossa, koska kuvaamalla havaitaan kennojen ikääntymismuutokset nopeasti ja edullisesti.

Kennojen ikääntyminen pitää ymmärtää paremmin

Väitöstyössä on analysoitu laajasti perovskiitti- ja väriaineherkistettyjen aurinkokennojen ikääntymistestejä, joissa ilmeni vakavia puutteita. Tutkimus sisältää myös keinoja kasvattaa kennojen elinikää hidastamalla elektrolyytin vaalenemista.

”Ikääntymismekanismin ymmärtäminen on erittäin tärkeää. Kennorakennetta ja elektrolyyttiä muokkaamalla olemme pystyneet jopa kymmenkertaistamaan aurinkokennojen eliniän”, painottaa dosentti Kati Miettunen.

Tutkimuksessa vertailtiin jodi- ja kobolttielektrolyyttejä, ja havaittiin ikääntymisen hidastuvan varauksenkuljettajaa vaihtamalla. Jodielektrolyytit eivät olekaan kobolttia kestävämpiä, kuten on uskottu.

”Tutkimme ympäristötekijöiden vaikutusta elektrolyytin vaalenemiseen ja kennojen ikääntymiseen. Epäpuhtauksien, kuten veden, vähentäminen tai UV-valon suodattaminen ovat tärkeitä, mutta niistä saatu hyöty jäi oletettua pienemmäksi”, lisää Tiihonen.

Väriainekennoilla on laajat sovellusmahdollisuudet, sillä niitä voidaan tehdä monista eri materiaaliyhdistelmistä ja useissa väreissä.

Perovskiittikennot taas herättävät innostusta nopean kehityksensä vuoksi: niiden hyötysuhde on vuosikymmenessä jo lähes kymmenkertaistunut hieman yli 20 prosenttiin. 

Kun ja jos laadukkaammilla ikääntymistesteillä voisi vielä pidentää perovskiitti- ja väriainekennojen elinikää olennaisesti, saataisiin niistä hyviä ja edullisia vaihtoehtoja perinteisille aurinkokennoille.

Tiedetään, että sekä telomeeripituuden että epigeneettisen kellon mukaan kalenteri-ikäänsä vanhempi ihminen on muita suuremmassa riskissä kuolla ennenaikaisesti.

Huolimatta samankaltaisista yhteyksistä kuolleisuuteen nämä biologisen iän markkerit kuvaavat erilaisia ikääntymiseen liittyviä mekanismeja.

Epigeneettinen ikä on yhteydessä lihasvoiman heikkenemiseen

Tutkimuksessa kartoitettiin ikääntyvillä naiskaksosilla telomeeripituuden ja epigeneeettisen iän yhteyttä laboratoriossa mitattuun kehon koostumukseen, lihasvoimaan ja kävelykykyyn.

Identtisillä kaksospareilla telomeeripituus ja epigeneettinen ikä olivat hyvin samankaltaisia. Tämä kuvastaa yhteisen perimän ja jaettujen ympäristötekijöiden suurta vaikutusta biologiseen ikään. Telomeeripituus ei ollut yhteydessä tutkittuihin muuttujiin, mutta epigeneettinen ikä oli yhteydessä käden puristusvoimaan.

Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että juuri puristusvoima ennustaa sairastavuutta ja kuolleisuutta. Nyt saadut tulokset vahvistavat käsitystä siitä, että epigeneettinen ikä on biologisen iän markkeri.

Lisätutkimusta tarvitaan sen selvittämiseksi, onko DNA:n metyloituminen, jonka perusteella epigeneettinen ikä lasketaan, ikääntymisen syy vai seuraus ja voidaanko siihen jollakin keinoin vaikuttaa.

"Biologisen iän luotettava mittaaminen voisi olla apuna tunnistettaessa ihmisiä, jotka ovat erityisessä riskissä sairastua ja kuolla ennenaikaisesti", yliopistotutkija Elina Sillanpää kuvailee.

"Sen avulla voitaisiin tutkia erilaisten ympäristötekijöiden vaikutusta ihmisen ikääntymisen etenemiseen jo eliniän aikana sekä kehittää terapioita, joilla voidaan vaikuttaa ikääntymisprosessiin ja siten useisiin toiminnanvajavuuksiin ja sairauksiin."

Artikkeli, missä Sillanpää on ensimmäinen kirjoittajista, julkaistiin BMC Geriatrics -lehdessä: Biological clocks and physical functioning in monozygotic female twins. Artikkeli on vapaasi kaikkien luettavissa.

Tutkimus tehtiin yhteistyössä Jyväskylän ja Tampereen yliopistojen yhteisen Gerontologian tutkimuskeskuksen ja Suomen molekyylilääketieteen instituutin kanssa.

*

Juttu perustuu Jyväskylän yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva: flickr/Candace.

Nopeimmat kirjoittajat tekivät vähiten virheitä, mutta tutkijat havaitsivat datan perusteella myös toisen yhdistävän tekijän: pianon soittamista muistuttavan painallustekniikan, jossa kirjoittaja painaa seuraavaa näppäintä jo ennen, kuin nostaa sormen ylös edelliseltä.

Tekniikka on suosittu peliharrastajien keskuudessa, mutta tämä on ensimmäinen kerta, kun tutkimuksessa on havaittu sitä hyödynnettävän myös kirjoittamisessa.

”Nopeista kirjoittajista 40–70 prosenttia hyödynsi rolloveriksi kutsumaamme tekniikkaa riippumatta siitä, kirjoittivatko he kosketusnäytöllä vai fyysisellä näppäimistöllä. Rollover toimii vain tiheään toistuvilla kirjainyhdistelmillä ja edellyttää, että käyttäjä osaa kirjoittaa katsomatta sormiaan”, tohtorikoulutettava Anna Feit sanoo.

Nopeuteen ei tarvita kymmentä sormea – tai edes kirjoituskursseja

Suurin osa koneella kirjoittamista koskevasta tutkimuksesta on peräisin kirjoituskoneiden aikakaudelta. 70- ja 80-luvuilla ammattikirjoittajat ylsivät 60–90 sanaan minuutissa. Kirjoituskoneella tehdyt virheet olivat yleensä tuplalyöntejä tai kirjainten väliin jäämisiä, kun taas näppäimistöllä tai kosketusnäytöllä kirjoittaessa tyypillinen virhe on väärän kirjaimen painaminen. Nykyisin kirjoittajien tekniikoissa on myös enemmän vaihtelua.

“Nykyisillä näppäimistöillä painallukseen vaaditaan paljon vähemmän fyysistä voimaa kuin kirjoituskoneella kirjoittaessa. Siksi itseoppineet kirjoittajat voivat olla todella nopeita, vaikkeivat hyödyntäisi perinteistä kymmensormitekniikkaa”, Feit selittää.

Tutkijat havaitsivat myös, ettei kursseilla käyneiden ja itseoppineiden välillä ollut juurikaan eroja nopeudessa tai virheiden määrässä. Tulos vahvistaa aiemmat tutkimukset, joiden mukaan itseoppineet löytävät itselleen sopivimmat kirjoitustavat ja kursseja käyneet taas unohtavat osan oppimastaan.

Tutkimukseen osallistuneet vapaaehtoiset antoivat ennen testin tekemistä luvan anonyymiksi muutetun datan hyödyntämiseen.

”Tällaiset joukkoistamista hyödyntävät kokeet antavat meille tietoa ihmisen ja koneen vuorovaikutuksesta todella suuressa mittakaavassa ja ovat siksi välttämättömiä, kun mietitään tulevaisuuden käyttöliittymien suunnitteluperiaatteita”, sanoo professori Per Ola Kristensson Cambridgen yliopistosta.

Uusi pikatesti mittaa aivoselkäydinnesteen CXCL13-pitoisuuksia, sillä korkea CXCL13-pitoisuus liittyy lähes yksinomaan hoitamattomaan borrelioosiin.

Aivoselkäydinnesteestä määritettävä CXCL13-kemokiini onkin uusi tärkeä merkkiaine borrelioosin diagnostiikkaan. CXCL13-pitoisuus nousee borrelioosin alussa nopeammin kuin aivoselkäydinnesteen vasta-ainepitoisuus ja toisaalta se laskee nopeasti antibioottihoidon myötä.  

"Olemme osoittaneet, että pikatesti toimii erinomaisesti", Hytönen sanoo. 

"Tähän perustuen ehdotamme, että borrelioosin diagnostiikkaa uudistettaisiin siten, että CXCL13-pitoisuusmittaus tehtäisiin heti aivoselkäydinnestenäytteen oton jälkeen. Nykyään käytäntö on ollut, että mittaus on tehty vasta päivien kuluttua, mutta uudella pikatestillä se on mahdollista tehdä nopeasti."

Uuden testin avulla antibioottihoito voidaan kohdentaa niille potilaille, joilla on ilmeinen borrelioosi. Hytösen mukaan tärkeä huomio on, että ripeästi aloitettu hoito vähentää borrelioosiin liittyvää jälkioireilua.

Samalla vältytään tarpeettomilta, varmuuden vuoksi aloitetuilta hoidoilta, mikä on oleellista antibioottihoitoihin liittyvien haittojen minimoimiseksi ja bakteerien antibioottiresistenssin kehittymisen estämiseksi.

Pikatestin tuloksen saaminen kestää noin 20 minuuttia.

lmanlaatukartta yhdistää mittaukset, sään, päästöt ja maankäytön

HSY:n ilmanlaatukartassa visualisoidaan Ilmatieteen laitoksen kehittämän mallin tuloksia. Malli hyödyntää ilmanlaadun mittauksia sekä ottaa huomioon mm. sään, maastonmuodot, liikennemäärät, ilmansaasteiden kaukokulkeuman ja puunpolton päästöarviot.

"Uudenlaisessa reaaliaikaisessa ENFUSER-ilmanlaatumallissa yhdistetään ilmanlaadun mittaukset maankäyttö- ja säätietoihin. Lisäksi hyödynnetään perinteistä leviämislaskentaa. Mallin avulla saadaan laskettua ilmanlaatutiedot tunti tunnilta 12 x 12 metrin tarkkuudella", tutkija Lasse Johansson Ilmatieteen laitokselta kertoo.

"Uusi yhteistyössä kehitetty ilmanlaatukartta täydentää HSY:n ilmanlaatumittausten tuloksia pääkaupunkiseudulla. Tämän avulla asukkaat voivat vähentää altistumistaan ilmansaasteille. Saasteille ovat erityisen herkkiä hengitys- ja sydänsairaat, iäkkäät sekä pienet lapset", ilmansuojeluyksikön päällikkö Maria Myllynen HSY:stä sanoo.

Uuden kartan lisäksi HSY:llä on edelleen käytössä mittauksiin perustuva reaaliaikainen kartta ilmanlaadusta, joka löytyy osoitteesta hsy.fi/ilmanlaatu.

"Ultralyhyiden laserien tutkiminen on haasteellista, koska ne tuottavat tyypillisesti enintään pikosekunnin mittaisia pulsseja", kertoo professori Goëry Genty, joka valvoi tutkimusta Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) fotoniikan laboratoriossa.

"Optiset mittaustekniikat eivät ole kyenneet mittaamaan laserin vakaantumista edeltäviä monimutkaisia dynaamisia prosesseja ja ultralyhyiden pulssien satoja (joskus tuhansia) purkauksia." 

Tuoreessa Nature Photonics -lehdessä julkaistu tutkimus näyttää selvästi, kuinka laserpulssi kehittyy kohinasta kuin tyhjästä ja värähtelee voimakkaasti ennen vakaantumistaan. Tulokset tuottavat uutta tietoa laserpulssien toiminnasta ja niillä on vahvaa tieteidenvälistä sovellettavuutta.

"Kyseessä on esimerkki ns. dissipatiivisesta solitonijärjestelmästä, joka on yksi epälineaarisen tieteen peruskäsitteistä ja jota voidaan soveltaa muun muassa biologian, lääketieteen ja ehkä jopa yhteiskuntatieteiden alueilla", sanoo professori John M. Dudley, joka ohjasi tätä ranskalaisessa Bourgogne-Franche-Comtén yliopistossa tehtyä tutkimustyötä.  

Erityinen tieteellinen edistysaskel, joka mahdollisti kyseisen tutkimuksen, on laserin ajallisen intensiteetin reaaliaikainen mittaus alle pikosekunnin tarkkuudella sekä laserin spektrin mittaaminen alle nanometrin tarkkuudella.

Tarkkailemalla näitä ominaisuuksia samanaikaisesti tutkijat onnistuivat kehittämään edistyneen laskennallisen algoritmin, joka tunnistaa laserin sähkömagneettisen kentän ominaisuudet.

FoodiEX -hanke etsiikin nyt kuluttajia, jotka voisivat auttaa tässä.

"Toivomme mukaan erityisesti ruoka-alan vaikuttajia, joilla on jo yleisö ja joilla on halu auttaa tutkimustyötä, uteliaisuutta oppia ja halua kehittää uutta", hankkeen koordinaattori Laura Forsman sanoo.

"Hankkeessa otetaan pöydälle tulevaisuuden bioruokaraaka-aineita ja muokata niistä kahden kiinnostavan keinon avulla paremmin kuluttajia miellyttäviä ja houkuttelevia. Keinot ovat ihmisen moniaistisen kokemisen ymmärrys ja hyödyntäminen ja aktiivisten kuluttajien osallistaminen raaka-aineiden kuluttajakokemuksen kehittämiseen." 

Molemmat keinot ovat asiakaskokemuksen saralla isoja teemoja, jotka yhdessä kattavat hyvin kuluttajien kokemusmaailmaan vaikuttamisen.

"Moniaistisen kokemisen tutkimus antaa tuotekehitykseen eväitä konkreettisella, aistihavaitsemisen tasolla", selittää Forsman.

"Mutta se ei yksin riitä vaan ihmisen kokemiseen vaikuttavat sosiaaliset tekijät täytyy myös ymmärtää ja ottaa huomioon. Siihen apua kaivataan yleisiin mielipiteisiin vaikuttavilta suunnannäyttäjäkuluttajilta – ihmisiltä, jotka muokkaavat sosiaalista todellisuuttamme samoin, kuin mitä erilaiset aistiärsykkeet ja niiden yhdistelmät muokkaavat aistittavaa todellisuuttamme."

Video kuvaa skyrmionin kokeellista luontia sivusta. Eri magneettisen momentin eli spin-vektorin suunnat muodostuvat erillisiin alueisiin oikealla (ylöspäin), keskellä (vaakasuunta) ja vasemmalla (alaspäin). Alueet on kuvannettu erillisinä, vaikka todellisuudessa kondensaatteja on vain yksi. Mitä vaaleampi väri kondensaatissa on, sitä suurempi on hiukkastiheys. Video: Tuomas Ollikainen.

Möttönen kertoo myös nähneensä itse talon sisään syöksyneen pallosalaman. Vastaavia havaintoja on tehty läpi historian, mutta fyysisiä todisteita on vähän.

Magneettisten momenttien eli spinien muodostamat solmut luodaan erittäin harvassa ja kylmässä kvanttikaasussa. Spinien muodostamilla solmuilla on monia pallosalamaa muistuttavia ominaisuuksia. Joidenkin tutkijoiden mukaan pallosalama koostuu varautuneiden hiukkasvirtojen kietoutuneista vyyhdeistä.