ultraääni

Pese pottasi ultraäänellä

Pe, 06/09/2017 - 08:59 Toimitus

Ultraäänestä on moneen! Sillä voi kuvata, hitsata ja nyt myös pestä: fyysikoiden pesukeksintö on käytössä meriteollisuudessa, mutta sitä voisi käyttää myös monenlaisten muiden teollisuuden tuotantolaitteistojen puhdistamiseen ilman kemikaaleja. 

Ultraäänellä, eli korkeilla ääniaalloilla, voidaan synnyttää paineiskuja, jotka irrottavat likaa ja epäpuhtauksia. Tätä käytetään jo nyt monissa paikoissa, mutta nyt siihen on kehitetty olennainen parannus.

Fysiikan professori Edward Hæggströmin johtama tutkimusryhmä Helsingin yliopistossa on kehittänyt ultraäänipesumenetelmän, joka käyttää lääketieteellisestä tekniikasta tuttuja ultraäänikenttien ohjaustekniikoita, tietokonepohjaista mallinnusta ja erilaisia aiempia ultraäänipesutekniikoita. 

Tuloksena on ohjattava tehoultraääni, jota käyttämällä voidaan puhdistaa teollisten nestekiertoisten tuotantolaitteistoja, kuten putkistoja ja lämmönvaihtimia ilman, että käynnissä oleva tuotantoprosessi täytyy keskeyttää.

"Yleensä ultraäänipesu tapahtuu erillisissä pesualtaissa ja vaatii käynnissä olevan tuotantoprosessin keskeyttämisen ja puhdistettavien rakenteiden irrottamisen tuotantolaitteistosta", sanoo menetelmää Helsingin yliopiston luonnontieteiden kampuksella Kumpulassa tuotteistanut Timo Rauhala, joka nykyisin työskentelee projektipäällikkönä Altum Technologies -yrityksessä.  

Tutkijoiden kehittämässä uudessa menetelmässä ultraäänilähettimet kiinnitetään suoraan puhdistettavaan tuotantolaitteistoon.

"Lähettimet ovat irrotettavissa ja asennettavissa uudelleen, Timo Rauhala sanoo.

Usean lähettimen avulla ultraäänikenttää voidaan ohjata tuotantolaitteen sisällä ja kohdentaa puhdistus tarkalleen haluttuihin kohtiin. Tätä varten menetelmässä käytetään paljon laskentakapasiteettia vaativaa mallinnusta. 

"Puhdistaminen räätälöidään näin asiakkaan tarpeita varten", hehkuttaa Rauhala.

Kontrolloitu kolmiulotteinen puhdistaminen

"Lääketieteessä ultraääni on kontrolloitua ja teollisuudessa työskennellään isoilla tehoilla; me olemme nyt yhdistäneet tehokkuuden ja ohjaamisen, tuotteeksi, joka on skaalattavissa teollisuuden käyttöön", kertoo Hæggström. Hän johtaa Helsigin yliopiston elektroniikan tutkimuslaboratoriota.

"Yksinkertaisimmillaan lopputuote on helppo käyttää ja varmatoiminen. Puhdistaminen etenee piste pisteeltä, ja me pystymme kontrolloimaan puhdistamista ajassa ja paikassa."

Puhdistaminen on teollisuudessa aina kallis ja iso operaatio. Prosessit ovat jatkuvia, ja siksi puhdistamista täytyy tehdä koko ajan.

"Tapa, jolla puhdistamisen voi nyt tehdä, on herättänyt paljon kiinnostusta, sanoo Altum Technologies -yrityksen toimitusjohtaja Matias Tainela.

Erityisen kiinnostuneita uudesta tekniikasta ovat olleet seilorit; merenkulun alalla keksinnöstä olisi suurta ja konkreettista apua.

"Meriteollisuudessa puhdistetaan suodattimia, isoja säiliöitä, putkistoja ja merivesilämmönvaihtimia. Pesemistarpeen rajana on kai vain mielikuvitus."

Asiakastarpeita tuleekin lisää, Altum Tecnologies -yhtiössä uskotaan. Mahdollisia kiinnostuneita tahoja on helppo nähdä: kaivos- ja öljyteollisuus, sellu- ja paperiteollisuus, kemianteollisuus sekä laivanrakennusteollisuus. Ja miksei myös elintarviketeollisuus.

Liikkeelle Altum Technologies lähti vuonna 2013. Sijoittaja Lifeline Ventures tuli mukaan hiljattain. Kansainvälisesti uusi teknologia lanseerattiin Helsingissä keskiviikkona 7.6.2017.

Teksti perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen.

Ultraäänivauva ennen ja nyt

Ti, 06/07/2016 - 07:45 Jari Mäkinen
Vauva ultraäänikuvassa ennen ja nyt


Ultraäänikuvaus on nyt täysin normaali lääketieteellinen kuvantamismenetelmä, jolla saa kätevästi näkyviin niin sydämen kuin vauvankin. Tätä iloa on meillä ollut vain 58 vuoden ajan.


Päivän kuvaTänään vuonna 1958 ilmestyneessä Lancet -lehdessä oli brittilääkäri Ian Donaldin kirjoittama artikkeli siitä, kuinka hän oli käyttänyt ultraääntä potilaidensa tutkimisessa. Artikkeli, "vatsansisäisten massojen tutkiminen pulssitetun ultraäänen avulla" (Investigation of Abdominal Masses by Pulsed Ultrasound) kuvasi sitä, kuinka Donald oli löytänyt naispotilaansa munasarjoista suuren kystan, joka muilla menetelmillä oli todettu vatsasyöväksi.

Alkuperäisen diagnoosin mukaan syöpä olisi ollut mahdoton leikata, mutta Donald pystyi poistamaan hyvin yksinkertaisesti kystan – sen sellaiseksi todettuaan – ja pelasti näin potilaansa hengen.

Donald oli käyttänyt ultraääntä toisen maailmansodan aikana sotilaspalveluksensa aikana ja sovelsi teollisuuden käyttöön erilaisten materiaalien heikkouksien paljastamista varten tehtyä laitteistoa oman tutkimuslaitteistonsa tekemiseen.

Lancetin artikkelin julkaisun jälkeen ultraäänen käyttö levisi erittäin nopeasti ja siitä tuli hyvin pian normaali operaatio. Vuosien varrella tekniikka on luonnollisesti parantunut ja tullut perusmuodossaankin hyvin tarkaksi, helpoksi ja tehokkaaksi. Lisäksi nyt käytössä on 3D-ultraäänilaitteistoja, joiden avulla esimerkiksi kohdussa olevasta lapsesta saa kolmiulotteiselta näyttäviä kuvia.

Yllä olevassa kuvassa on vasemmalla eräs ensimmäisistä ultraäänikuvista ja oikealla tällainen 3D-kuva. Näiden kuvien välissä on siis 58 vuotta kestänyt tekniikan kehitys.

Astronauteilla on suuri sydän

Ke, 04/02/2014 - 12:42 Markus Hotakainen

Avaruuslentäjät ovat useimmiten sympaattista sakkia, mutta uuden tutkimuksen mukaan heillä on kirjaimellisestikin erilainen sydän kuin meillä muilla: se on tavallista pyöreämpi. Avaruuden painottomuudessa – tai tarkkaan ottaen mikrogravitaatiossa – sydän pääsee vähemmällä, jolloin sen lihasmassa vähenee. Tuloksena on muodoltaan pallomaisempi sydän eikä se ole ollenkaan hyvä asia.

Tutkimusohjelmassa oli mukana 12 astronauttia, jotka tarkkailivat sydäntään avaruusasemalle viedyllä ultraäänilaitteistolla. Vertailumittauksia tehtiin sekä ennen avaruuslentoa että sen jälkeen. Tulosten mukaan sydämen pallomaisuus kasvoi painottomuudessa 9,4 prosentilla, mikä vastaa projektia varten kehitettyjen matemaattisten mallien antamia ennusteita.

Tutkijat arvelevat, että malleja voidaan lupaavan alun myötä kehittää pidemmälle, jolloin niitä voitaisiin käyttää myös maanpäällisissä olosuhteissa ennustamaan, miten sydän reagoi erilaisiin sairauksiin ja stressitilanteisiin.

Tutkimuksen avulla pyritään myös löytämään sopivia kuntoilumuotoja ja harjoituksia, joilla sydämen suorituskyky pystytään avaruuslennon aikana säilyttämään. Niilläkin toivotaan olevan sovellutuksia maanpinnalla, kun huolehditaan liikuntarajoitteisten potilaiden sydämen kunnosta ja terveydentilasta.

Astronauttien sydämen muoto palautuu paluun jälkeen ennalleen melko nopeasti. Jonkin aikaa sydän kuitenkin toimii vajaateholla, mikä saattaa olla syynä siihen, että Maahan palanneiden astronauttien verenpaine saattaa äkillisesti laskea etenkin noustaessa nopeasti seisomaan.

Kiertoradalla astronauteilla on todettu esiintyvän myös rytmihäiriöitä ja lisäksi avaruuden säteily saattaa nopeuttaa valtimonkovettumatautia, joka voi aiheuttaa sydän- tai aivoinfarktin. Painottomuuden vaikutuksissa on vielä paljon selvitettävää ennen kuin ihminen voi lähteä pitkälle matkalle kohti Marsia.

Tutkimuksen tuloksista tiedotettiin EurekAlert!-sivustolla 29. maaliskuuta.