tuoksut

Keinonenä kertoo: pian suunnistetaan hajun avulla

Ti, 01/02/2018 - 14:40 Toimitus

Ei enää toimistosokkeloiden ja ostoskeskusten karttakuvien tavaamista! Tamperelaistutkijoiden mukaan voit nimittäin pian haistella tiesi oikeaan paikkaan. Hajupaikannus perustuu paikoille ominaisiin ainutlaatuisiin tuoksuihin. 

Miten lohi löytää kotijokeensa kutemaan vietettyään vuosia kaukana merellä? Kuinka kirjekyyhky suunnistaa kotilakkaansa jopa tuhansien kilometrien päästä?

"Eläinten sisäisen kompassin toiminta perustuu muun muassa hajuaistiin. Ryhmä tutkijoita osoitti jo vuonna 1978, että lohet tunnistavat kotijokensa tuoksun."

Näin toteaa Tampereen teknillisen yliopiston tutkijatohtori Philipp Müller, joka innostui tuoksuista professori Robert Pichén kanssa. He tutkivat miten tuoksut voivat auttaa meitä suunnistamaan julkisilla paikoilla, kuten ostoskeskuksissa ja toimistorakennuksissa.

"Jotta tuoksujen avulla olisi mahdollista suunnistaa, eri tiloissa tyypillisesti havaittavat tuoksut täytyy pystyä mittaamaan ja kartoittamaan tarkasti", Müller sanoo.

Müller käyttää tarkoitukseen keinonenää eli kädessä kannettavaa elektronista laitetta, joka haistelee ilmaa ja raportoi havaitut tuoksut käyttäjälleen. 

Idea on yksinkertainen ja muistuttaa WLAN-signaaleihin ja magneettikenttiin perustuvaa sisätilapaikannusta. Keinonenä haistelee ilmaa tuntemattomassa sijainnissa ja vertailee aiemmin kerättyjä tuoksuhavaintoja tunnistaakseen paikan.   

"Hajupaikannus perustuu ajatukseen, että kaikilla tiloilla olisi niille ominainen, ainutlaatuinen tuoksu. Halusimme nähdä, olisiko mahdollista määrittää paikalle ominaishaju, samoin kuin ihmiselle yksilöllinen sormenjälki. Ensimmäisten testien tulokset ovat lupaavia, mutta joitakin ongelmakohtia on vielä ratkaistavana."

Smell Sensing 2.0 -tuoksusensori
Itävaltalaistutkijat ovat kehittäneet jo hyvin pienikokoisen keinonenän, "Smell Sensing 2.0" -hajusensorin.

Haistaa ihmistä tarkemmin

Useimmat meistä tunnistavat työpaikan kahvihuoneen, henkilöstöravintolan tai tutun kuntosalin ominaistuoksun.

On helppoa paikantaa itsensä tällaisissa paikoissa ilman teknisiä apuvälineitä, mutta monissa paikoissa ominaistuoksu on heikompi ja vähemmän yksilöllinen.

"Keinonenä havaitsee hajuja, joita ihmiset eivät kykene aistimaan. Se kehitettiin alun perin nuuskimaan kemiallisia aseita, joita ihmisen hajuaisti ei erota. Siksi arvelimme, että sitä voisi käyttää paikannukseen sellaisissa tiloissa, joita ihminen ei voi tunnistaa tuoksun perusteella. Haluamme myös lisätä hajutietoja karttoihin, jotta ihmiset voisivat helpommin suunnistaa heille entuudestaan tuntemattomissa paikoissa."

Nuuhkimmeko pian tiemme kokoushuoneeseen tai tiettyyn kauppaan ostoskeskuksessa?

"Tulevaisuuden älypuhelimissa voisi olla keinonenäsovellus", ehdottaa Müller. 

"Itse asiassa markkinoilla on jo hajuantureita, jotka voisi helposti integroida mobiililaitteisiin. Kunhan hajuantureita löytyy massatuotteista, olemme toivon mukaan valmiina hyödyntämään niitä olemassa olevissa paikannus- ja navigaatiojärjestelmissä. Hajun avulla voidaan merkittävästi parantaa niiden tarkkuutta. Olemme kuitenkin vasta aloittaneet tutkimustyön ja monta avointa kysymystä on vielä ratkaistava, ennen kuin paikannus onnistuu luotettavasti hajusormenjälkien avulla."

Juttu perustuu Tampereen teknillisen yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva: Flickr / Maggie A-Day.

Blogi: Suoraa puhetta astronauttien alushousuista ja vaipoista

Blogi on kuunneltavissa myös podcastina:

Kansainväliselle avaruusasemalle lähetettiin viime vuonna kahdeksan miehittämätöntä rahtialusta ja tälle vuodelle on suunnitteilla kymmenen.

Näiden alusten mukana kulkee paitsi happea, polttoainetta ja varaosia avaruusasemalle, niin myös tutkimuslaitteita, ruokaa, kaikenlaisia tarvikkeita sekä vaatteita. Ja näiden vaatteiden joukossa on myös alusasuja sekä vaippoja. 

Näistä harvemmin puhutaan, mutta nyt ne nostetaan pöydälle.

Syy siihen, miksi alusasut tulivat mieleeni, oli tuttavani Loredana Bessonen twiitti:


Euroopan astronauttikeskuksessa työskentelevä Loredana pääsi koettamaan avaruuskävelyn simulointia suuressa Nasan vesitankissa, ja kertoi tuossa viestissä testanneensa “sitä seksikästä alusasua” - paitsi että se asu ei ole oikeastaan alusasu, eikä liioin kovin seksikäskään.

Tai mielipiteitä tietysti on monenlaisia, mutta ei seksikkyydestä sen enempää tällä kerralla.

Mutta asu, virallisesti Liquid Cooling and Ventilation Garment eli nesteseen perustuva jäähdytys- ja ilmastointiasuste, on avaruuspuvun sisällä käytettävä puku, jonka verkkomaiseen spandeksista ja nailonista tehtyyn kankaaseen on punottu mukaan ohuita, taipuisia vesiletkuja. 

Letkuissa kiertää sopivan lämpötilaista vettä, joka pitää avaruuspuvun sisällä olevan astronautin mukavan lämpöisenä. Niin amerikkalaisten kuin venäläistenkin avaruuspuvuissa on tällaiset    kuteet, ja sellaisia käyttivät myös kuukävelijät pukunsa sisällä. Täällä maan pinnallakin vastaavia käytetään esimerkiksi palo-ja kaivosmiesten puvuissa.  

Tämä letkupuku ei kuitenkaan ole varsinainen alusvaate, vaikka se onkin avaruuspuvun sisällä. Se on ennemminkin väliasu, sillä sen alapuolella avaruuslentäjät käyttävät alusvaatteita sekä vaippoja.

Kyllä: vaippoja, joita tosin kutsutaan nimellä Maximum Absorbency Garment, tai aiemmin Disposable Absobrtion Containment Trunk, mikä on vain kaunis tapa kertoa se, että kyseessä ovat astronautin nestemäisiä ja kiinteitä ulosteita imevät, kertakäyttöiset housut. Näitä on hieman erilaisia naisille ja miehille. 

Näitä käytetään avaruuskävelyiden aikana, koska ulkoa avaruudesta on vaikea tulla käymään toiletissa. Samoin näitä käytetään esimerkiksi avaruusaluksella kiertoradalle noustessa tai takaisin Maahan laskeuduttaessa, jolloin avaruuslentäjät ovat pitkän aikaa painepukunsa sisällä ja toilettikäynti tavalliseen tapaan olisi hankala – yleensä mahdoton.

Kemiallinen joulukalenteri 17/24: Hajusintti ja muut joulukukat

La, 12/17/2016 - 08:50 Jarmo Korteniemi

Päivän kuva

Kreikan mytologiasta löytyy nuorukainen nimeltään Hyakinthos. Hän oli jumala Apollonin rakastaja/rakastettu, joka kuoli ikävässä kiekonheitto-onnettomuudessa.

Joissain tarinan versioissa kerrotaan, että tapaturman takana oli mustasukkaisen tuulen jumala Zefyr(os)in aiheuttama äkillinen puhuri – tämä kun tavoitteli myös komean nuorukaisen huomiota.

Olipa tragedian syy mikä tahansa, Apollo ei halunnut kumppaniaan Manalaan, vaan loihti tämän verestä kukan, jonka terälehdille vielä vieritti kyyneleen muistoksi surustaan.




Juttu jatkuu mainoksen jälkeen


Tarussa syntynyt kukka tosin taisi olla ihan muu kuin nykyisin tuntemamme hyasintti. Nykytietämys veikkaa sen olleen kurjenmiekkapikkusinililja tai jokin vastaava. Linné virallisti nyky-hyasintin nimen vuonna 1753. Kukka oli nimetty Hyakinthoksen muistoksi jo aiemmin.

Hyasintti (Hyacinthus orientalis) on Suomessa ja muuallakin länsimaissa suosittu joulukukka. Myös helmililjoja ja paria muutakin kasvisukua kutsutaan ulkomuotonsa vuoksi erheellisesti joskus (marja- tai rypäle)hyasinteiksi.

Hyasintti on alunperin kotoisin Lähi-idän pohjois- ja itäosista. Nykyään sitä viljellään laajalti koristekasvina.

Hyasintin sipulit ovat oksaalihapponsa vuoksi hieman myrkyllisiä. Vaikka aine on eräs voimakkaimmista orgaanisista hapoista, se aiheuttaa todellisia ongelmia vain nieltynä. Hyasintin sipulien normaalista käsittelystä voi saada enintään iho-oireita.

Allergikot ovat usein hyvin herkkiä hyasintin hajulle.

Hyasintissa huomioitavaa on myös sen varsin voimakas tuoksu. Joidenkin mielestä se on oikeaa joulun tuoksua kuusen odöörin kanssa, mutta toiset taas kiikuttavat kukat saman tien ulos tai parvekkeelle.

Mistä tulevat hyasintin ja muiden kukkien tuoksut?

Vähemmän yllättäen tässäkin on takana kemia ja varsin monimutkainen kemian osa-alue: tuoksujen ja aromien kemia. Aromi ei ole koskaan vain yhdestä aineesta kiinni, vaan maut ja hajut ovat aina useiden aineiden yhteisvaikutuksia, jotka jokainen maistaa ja haistaa hieman eri tavalla.

Kukat tuottavat voimakkaita aromeja, koska ne haluavat houkutella hyönteisiä luokseen. Voisi sanoa, että niiden tarkoituksena onkin olla kauniita ja tuoksuvia, ja juuri siksi ne sopivat erityisen hyvin koristeluun.

Vaikka aromit koostuvatkin lukuisista (yleensä) orgaanisista yhdisteistä, on kullakin kukkatyypillä muutamia niille luonteenomaisia aineita.

Ruusut

Ruusujen tärkein aromi on ruusuoksidi (C10H18O), jonka nenä pystyy haistamaan helposti, vaikka sitä olisi ilmassa hyvin vähän. Muut tärkeät yhdisteet ovat beta-damaskenoni ja beta-jononi (molemmat C13H18O).

Neilikat

Tärkeimmät yhdisteet ovat eugenoli (C10H12O2), beeta-kariofylleeni (C15H24), bentsoehappo (C6H5COOH) ja metyylisalisylaatti.

Orvokit

Olennaisin yhdiste orvokkien tuoksussa on jononit, joita on kovasti erilaisia hieman erilaisin ominaisuuksin. Niiden havaitseminen on omalaatuista, sillä hajureseptorimme tulkitsevat niiden tuoksun pysyväksi ja tavalliseksi, jolloin ne ikään kuin jättävät sen huomiotta. Samaan tapaan nenämme turtuu käyttämäämme arkihajuveteen, ja saatamme pulputtaa sitä ylenpalttisesti päällemme. Jononien tapauksessa nenä huomaa pian tehneensä virheen ja alkaa pian jälleen huomioida sen. Tuoksu siis katoaa ja tulee jälleen uudelleen.

Liljat

Kaksi yhdistettä yli muiden: (e)-beeta-okimeeni (C10H16) ja linaloli (C10H18O) sekä vähemmässä määrin oluesta tuttua myrseeniä ja eukalyptusöljyn vaikuttavaa ainetta eukalyptolia.

Hyasintit

Nyt pääaineita on kolme: okimenoli, nimensä mukaisesti hieman kanelilta vivahtava kanelialkoholi (C9H10O) ja hedelmäinen etyyli-2-metoksibentsoaatti.

Juuri kanelialkoholi on eniten hyasinttien tuoksussa monia häiritsevä ainesosa. Ihottumapotilaista vajaa 10 % ja valikoimattomasta väestöstä noin 2 % reagoi siihen ja aineen käyttö kosmetiikassa on kielletty.

Krysanteemit

Alfa-pineeni, eukalyptoli, kamferi ja borneoli. Alfa-pineeni (C10H16) on tärpätin pääainesosa ja siitä tulee myös kuusen – ja siis myös joulukuusen – tunnusomainen tuoksu.

Syreenit

Nyt listalla ovat (e)-beeta-okimeeni, syreenialdehydi ja syreenialkoholi.

Yllä oleva grafiikka kukkien tuoksumolekyyleistä on Compound Chemistry -nettisivulta, mistä kuvaa voi katsoa myös suurikokoisena (englanniksi).

Nyt laitetaan tuoksuja digitaaliseen muotoon

Ma, 01/25/2016 - 14:55 Toimitus
Koiran kuono


Tampereella käynnistetään hanke, missä kehitetään menetelmää tuoksujen digitointiin.


Tampereen yliopiston ja Tampereen teknillinen yliopiston yhteisessä Digital Scents (DIGITS) -tutkimushankkeessa kehitetään järjestelmäprototyyppi, jossa keinotekoinen hajuaisti mittaa ja muuntaa tuoksuja numeeriseen muotoon, minkä jälkeen tuoksut voidaan tuottaa uudelleen tarkoin hallittavalla itseoppivalla tuoksusyntetisaattorilla.

Näin tuoksuja voidaan tulevaisuudessa syntetisoida aistittaviksi digitaalisen kommunikaatioverkon avulla ihmisille ja jopa toisille koneille ympäri maailman. Työ luo pohjaa järjestelmille, jotka voivat reaaliajassa välittää tuoksuaistimuksia ja -kokemuksia kaikkialle maailmaan.

Sähköisiä neniä käytetään toistaiseksi tutkimuksen lisäksi mm. teollisuudessa ja laaduntarkkailussa, mutta elektronisilla tuoksutekniikoilla on varsin suuria mahdollisuuksia myös viihteessä, käyttöliittymissä ja ihmisen sekä tekniikan vuorovaikutuksessa tulevaisuudessa. 

Nyt käynnistettävässä tutkimuksessa yhdistetään monitieteisesti korkean tason osaamista kemiallisesta aistimisesta, mikrofluidistiikasta, koneoppimisesta, psykologiasta, vuorovaikutteisesta teknologiasta ja alan suomalaisista yrityksistä. Työ kattaa tutkimuksen, kehitystyön, anturi- ja toimilaiteteknologioiden yhdistämisen ja järjestelmän testauksen ihmisillä. 

Suomen Akatemia on myöntänyt Digital Scents -tutkimushankkeelle rahoituksen, joka kytkeytyy Suomen Akatemian ICT 2023 -tutkimusohjelman neljänteen teemaan Kehittyneet mikrosysteemit: älykkäistä komponenteista kyberfysikaalisiin systeemeihin

Hankkeen vastuullinen johtaja on professori Veikko Surakka Tampereen yliopiston informaatiotieteiden yksiköstä, ja hän tutkimusryhmineen vastaa myös tuotettavien tuoksujen aistimiseen liittyvästä kokeellisesta tutkimuksesta.

Professori Jukka Lekkala Tampereen teknillisen yliopiston Systeemitekniikan laitokselta vastaa tutkimusryhmineen tuoksuja analysoivien teknologioiden kehityksestä.

Professori Pasi Kallio Tampereen teknillisen yliopiston Systeemitekniikan laitokselta vastaa tutkimusryhmineen itseoppivien tuoksusyntetisaattoriteknologioiden kehityksestä.

Tutkimuksen kansainvälinen yhtesityökumppani on professori Kalle Levon (New York University, School of Engineering) tutkimusryhmineen. Suomalaisina yritysyhteistyökumppaneina ovat Environics Oy ja Kenzen Oy.

Hankkeen kokonaisbudjetti on noin 1,3 miljoonaa euroa, josta Suomen Akatemian rahoitusosuus on noin 900 000 euroa. Vuoden 2016 alussa alkanut tutkimus kestää kaksi vuotta.

Kuva: Brian Barnett / flickr

Uutinen perustuu Tampereen yliopiston tiedotteeseen.

Ihmisen hajuaisti kohentui kertalaakista

Ma, 03/24/2014 - 21:06 Markus Hotakainen

Koiran hajuaisti on tunnetusti paljon tarkempi kuin ihmisen: arviot paremmuudesta vaihtelevat monikymmenkertaisesta jopa miljoonakertaiseen. Ihmiselläkään ei silti ole niin kehno nenä kuin yleisesti ja hyvin pitkään on luultu.

1920-luvulla esitettiin arvio, että ihminen pystyy erottamaan 10 000 eri tuoksua. Vaikka lukuun on vuosikymmenten kuluessa viitattu lukemattomissa tieteellisissäkin artikkeleissa, se ei perustunut mihinkään tutkimukseen: sitä vain on pidetty oikeana. Nyt lääketieteen Howard Hughes -instituutissa Yhdysvalloissa asia on selvitetty.

Tutkimusta johtaneen Leslie Vosshallin mielestä on omituista, että aiempaa arviota on voitu pitää edes suuntaa-antavana. Ihmisen näköaisti perustuu kolmea eri väriä aistiviin reseptoreihin ja niiden avulla on mahdollista erottaa jopa 10 miljoonaa värisävyä. Ihmisen nenässä on erilaisia hajureseptoreita keskimäärin 400, mutta ne olisivat riittäneet ainoastaan 10 000 tuoksun erottamiseen toisistaan.

Hajuaistia ei kuitenkaan ole varsinaisesti testattu. “Me tiedämme täsmälleen, mitä taajuuksia ihminen pystyy kuulemaan, koska se on mitattu. Emme myöskään ole keksineet, että ihminen ei pysty näkemään infrapuna- tai ultraviolettisäteilyä, vaan se on testattu. Hajuaistia sen sijaan ei kukaan ole vaivautunut tutkimaan tarkasti”, Vosshall hämmästelee.

Lukemattomien tuoksujen testaaminen olisi ollut käytännössä mahdotonta tai ainakin hyvin hankalaa. Niinpä Vosshall ja hänen kollegansa sekoittivat 128 eri molekyylistä erilaisia tuoksuja. Monet molekyylit saivat yksinään aikaan tutun tuoksun, kuten vastaleikatun ruohon tai sitrushedelmän, mutta kun niistä tehtiin sattumanvaraisesti 10–30 molekyylin yhdistelmiä, suurin osa syntyneistä tuoksuista oli tyystin outoja.

Kokeeseen osallistuneille 26 vapaaehtoiselle annettiin nuuhkittavaksi kerralla kolme tuoksua: kaksi niistä oli samoja, kolmas erilainen. Tehtävänä oli yrittää tunnistaa kahdesta muusta poikkeava tuoksu. Jokainen testihenkilö teki kaikkiaan 264 kolmen tuoksun vertailua.

Tutkimuksessa ei siis tarkasteltu tuhansia erilaisia tuoksuja, vaan tulos ja uusi, faktoihin perustuva arvio ihmisen hajuaistista saatiin ekstrapoloimalla. Tutkijat pitivät kirjaa, kuinka usein testihenkilöt tunnistivat erilaisen tuoksun. Sitten he laskivat, kuinka monta tuoksua ihminen keskimäärin pystyisi tunnistamaan, jos testattavana olisivat olleet kaikki mahdolliset yhdistelmät, jotka 128 tuoksusta saa aikaan.

Tulos oli yllätys: keskivertonuuhkija pystyy erottamaan vähintään biljoona tuoksua toisistaan. Vosshallin mukaan kyse on kuitenkin varovaisesti arvioidusta alarajasta: ”Tuoksujahan on olemassa paljon enemmän kuin 128, joten todellinen lukema on paljon, paljon suurempi.”

Tuoksututkimuksen tulokset julkaistiin 21. maaliskuuta Science-tiedelehdessä.

Hajuaistista ja erityisesti sen kytkennästä makuaistiin on kerrottu Tiedetuubissa elokuussa 2013.