Kopernikuksen uusin aisti: Sentinel-2

Sentinel-2

Siinä se on, hieman yli tonnin painoinen, kullanhohtoisella lämpötilavaihteluita ja mikrometeoreja vastaan suojaavalla pinnoitteella päällystetty satelliitti kököttämässä telineessään puhdastilan seinämällä.

Olemme IABG-yhtiön avaruuslaitteiden testikeskuksessa Ottobrunnissa, Münchenin eteläpuolella olevassa ilmailu- ja avaruusteollisuuden keskittymässä.

Euroopan avaruusjärjestö ESA, Euroopan unioni, Airbus Defence & Space ja IABG esittelivät tänään toimittajille ja tutkijoille tätä eurooppalaisen Kopernikus-järjestelmän tuoreinta tulokasta.   Suunnitelman mukaan se saa seurakseen ensi vuonna toisen samanlaisen satelliitin, jotka kumpikin toimisivat ainakin seitsemän vuotta avaruudessa – mutta koska satelliitit yleensä toimivat paljon laskettua pitempään, laitetaan näihin mukaan polttoainetta saman tien 12 vuoden toimintaa varten.

Satelliittien tekemiseen osallistuu 42 yhtiötä 17 eri maasta, ja  jossain sen sisällä on myös teksti “Made in Finland”. Lisäksi suomalainen tietotaito on ollut tekemässä sen havaintolaitteista  parhaita alallaan.

Mutta tästä enemmän hieman myöhemmin, nyt mennään takaisin puhdastilaan.

Maata katsova avaruusteleskooppi

Sentinel-2 näyttää kovin pieneltä, ja se onkin suhteellisesti ottaen pienikokoinen: kolme ja puoli metriä pitkä ja vajaat puolitoista metriä leveä laatikko. Aurinkopaneelinsa kanssa avaruudessa se on luonnollisesti suurempi, sillä satelliitin sivusta avaruudessa ulospäin sojottava paneeli on kooltaan hieman suurempi kuin satelliitti itse.

Sen tärkein hyötykuorma on monikanavakamera, joka kuvaa allaan olevaa 290 km leveää kaistaletta maapallon pinnalla kaikkiaan 13 eri sähkömagneettisen spektrin kanavalla. Kameran kuvaustarkkuus on 10 metriä neljällä näkyvän valon alueella oleva kaistalla ja yhdellä lähi-infrapunakaistalla, ja 20 m kuudella punaisen alueella olevalla sekä lähellä mikroaaltoja olevalla infrapunakaistalla. Kaikkiaan kameralaitteisto kattaa aallonpituusalueet 443 nanometristä 2190 nanometriin.

Yhdistämällä eri aallonpituusalueilla tehtyjä havaintoja voidaan saada paljon tietoa Maan pinnasta, jäätiköistä ja meristä. Omimmillaan satelliitti on maankäytön kartoittamisessa ja onnettomuustilanteissa nopean tilannetiedon saamisessa.

Kopernikus: paljon vapaata ja hyvää dataa maapallosta

“Saako tästä ottaa kuvia”, hän kyselee Kopernikus-hankkeesta EU:ssa vastaava Reinhard Schulte-Braucks (yllä olevassa kuvassa vasemmalla) lähemmäksi satelliittia astellessaan ja saa huvittuneen vastauksen: “No, sehän on teidän satelliittinne, joten jos annatte luvan, niin sitten saa.”

Ja niin otamme kuvia satelliitista, jota voisi pitää myös eräänlaisena tiedustelusatelliittina. Kopernikuksen tavoitteenahan on rakentaa Euroopalle kyky saada muista riippumattomasti kuvia ja muuta havaintotietoa kaikkialta maailmassa.

Pääpaino on tutkijoille menevissä havainnoissa, maankäytön ja ympäristön tarkkailussa, avustamisesta onnettomuustilanteissa ja  esimerkiksi talvimerenkulun avustamisessa, mutta satelliitti näkee yhtä lailla myös pakolaislauttoja Välimerellä ja sotajoukkoja Ukrainassa. Avaruudesta tehtävillä tarkoilla havainnoila myös merkittävää turvallisuuspoliittista merkistystä, ja Kopernikuksella on osansa myös siinä.

Silti Kopernikus on ennen kaikkea siviilihanke, ja niinpä sen käytännön toteuttamisesta vastaavat Euroopan avaruusjärjestö sekä Euroopan ympäristövirasto European Environment Agency (EEA). 

Käytännössä kaikki havainnot ovat myös vapaasti kaikkien saatavissa. 

“Tavoitteenamme on tukea näin arkisia sovelluksia, jotka käyttäisivät satelliittien keräämää tietoa jokapäiväisessä elämässämme samaan tapaan kuin jo nyt satelliittinavigointi ja tietoliikenne ovat niin olennainen osa elämäämme, ettemme näitä edes miellä enää avaruuslaitteiksi”, selittää Schulte-Braucks.

“Merkittävää tiedon ilmaisuuden ja saatavuuden lisäksi on se, että Kopernikus tuottaa tietoa jatkuvalla syötöllä ja tuo tieto on korkealaatuista. Takaamme, että vertailukelpoista, hyvää tietoa on saatavissa pitälle 2030-luvulle saakka.”

Schulte-Braucksin mukaan jo nyt Kopernikus-tietokannassa on 352TB edestä havaintoja, jotka on saatu viime vuoden keväällä laukaistusta Sentinel-1 -tutkasatelliitista.

Sentinel-1:n valtti on siis kyky tehdä havaintojaan pilvien läpi. Sentinel-2 täydentää sitä tutkakuvia optisen alueen näkökyvyllä.

Schulte-Braucksin mukaan EU on varannut hankkeeseen 4,3 miljardia euroa vuosina 2014-2020 käytettäväksi.

“Juttelin juuri pari viikkoa sitten amerikkalaisten kollegojeni kanssa, ja he ihmettelivät miten tiedämme jo nyt mikä on budjettimme vuosien päästä. He kun eivät tiedä edes sitä, kuinka paljon heillä on käytössä ensi vuonna. Tämä pitkäjänteisyys on eräs Euroopan vahvuuksista.”

Schulte-Braucks mainitsee myös sen, että satelliittihavainnoilla pystyttiin auttamaan ebola-epidemian saamista hallintaan Afrikassa. 

“Öljypalmuissa asuvat hedelmälepakot ovat olleet eräs tehokkaimmista taudin välittäjistä, joten pystyimme paikantamaan epidemia-alueelta kriittisimpiä öljypalmualueita ja keskittämään valistusta ja hoitoja näille alueille.”

Tästä EU-virkamies ei sano mitaan, mutta Kopernikus on myös erinomainen väline eurooppalaisten tarkkailuun: EU pystyy pian tarkistamaan kätevästi myös esimerkiksi sen, kasvaako suomalaisviljelijän pellolla perunaa tai espanjalaisfarmarin tiluksilla oliivipuita, kuten he ovat ilmoittaneet. Mielestäni tämä on kuitenkin hyvää valvontaa.

Metsähavainnot ovat suomalaista osaamista

Satelliitin tekemisestä vastanneen Airbus Defence & Space -yhtiön projektivastaavat mainitsevat, että Sentinel-2 on erityisen hyvä metsien ja kasvillisuuden havaitsemissa. Ja että tässä suomalaiset ovat olleet tärkeässä osassa.

“Sentinel-2 on unelmalaite metsien kartoitukseen ja seurantaan”, vahvistaa VTT:n tutkimusprofessori Tuomas Häme puhelimitse Suomesta. 

“Sillä on riittävä erotuskyky esimerkiksi kuntatason kartoitukseen ja seurantaan myös metsätilojen tasolla, sen kuvat ovat suuria, se tuottaa jatkuvasti tasalaatuista tietoa ja voi kuvata samaa paikkaa vähintään parin päivän välein. Sen kamerassa on runsaasti aallonpituuskanavia ja suomalaisittäin on tärkeää se, että kameran ilmaisin on hyvin herkkä. Tämä on tärkeää tummia havumetsiä kuvattaessa.”

VTT johti Sentinel-2:n metsäsovellusten ominaisuuksien määrittelyä 13 vuotta sitten päättyneessä ESAn rahoittamssa TESEO-hankkeessa. Sentinel-2 toteuttaa raporttin suositukset lähes sellaisinaan.

Tällä hetkellä VTT koordinoi Hämeen johtolla EU:n seitsemänteen puiteohjelmaan liittyvää hanketta nimeltä North State, jossa kehitetään uusia menetelmiä pohjoisen havumetsävyöhykkeen hiili- ja vesitaseen arviointiin. Kehitettävien menetelmien keskeisin aineisto on Sentinel-2:sta. 

“Toistaiseksi harjoittelemme toimintaa mm. amerikkalaisen Landsat-satelliittien aineistolla, jota tuetaan Sentinel-1:n havainnoilla. Hankkeessa on Suomesta mukana mm. Helsingin Yliopisto ja Simosol Oy. Aineiston hyödyntäjiä löytyy jatkossa esimerkiksi valtion sektorilaitoksista, kuten Luonnonvarakeskus, Suomen ympäristökeskus ja Ilmatieteen laitos.”

Häme uskoo, että myös käytännön metsätalous tulee mukaan, mutta voi olla, että ne ostavat valmiita satelliittidatasta jalostettuja tuotteita palveluyrityksistä. Jo nyt useat konsulttiyritykset tuottavat tällaisia tietotuotteita. 

Suomen lisäksi metsänkartoitusta tehdään VTT:llä myös muille maille EEA:n tilauksesta ns. GIO-hankkeessa (GMES Initial Operations). 

Hankkeen puitteissa suomalaiset ovat jo viimeistelemässä  kartoitusta Baltian maiden ja Islannin metsistä; työssä on käytetty luonnollisesti jo olemassa olevaa aineistoa, mutta Sentinel-2:n havainnot tulevat täydentämään sitä. 

Maankamaran lisäksi satelliitit näkevät hyvin meriä ja niiden pinnalla olevaa jäätä tai leväkukintoja. Jo nyt talvimerenkulku hyötyy olennaisesti satelliittien avulla tehtävistä jääkartoista, ja Sentinelien avulla näistäkin saadaan parempia.

Jo olemassa olevia tuloksia voi katsoa mm. EEA:n Urban Atlas -palvelussa.

Taivaalle kesäkuussa

Sentinel-2 on juuri käynyt läpi kaikki testit, joilla varmistettiin että se kestää niin laukaisun kuin avaruudenkin olosuhteet. Tiistaisen tilaisuuden jälkeen satelliittiin kiinnitetään viimeisiä osia, sitä testataan edelleen ja sitten se pakataan kuljetusta varten. Näillä näkymin suuri Antonov-rahtikone kyytii sen huhtikuun 19. päivänä Saksasta Kouroun laukaisukeskukseen.

Satelliitissa on myös suomalaista tekniikkaa: nykyisin osana sveitsiläistä RUAG-yhtiötä oleva entinen Patrian avaruuselektroniikkaosasto teki satelliittiin sen tietokonelaitteiston, joka avustaa satelliitin päätietokonetta monissa pääasiassa asennonsäätöön liittyvissä tehtävissä. Lisäksi se kantaa päävastuun mm. aurinkopaneelien avaamisesta heti avaruuteen pääsemisensä jälkeen. 

Näin tapahtuu toivottavaasti 12. päivä kesäkuuta, jolloin Vega-kantoraketti kuljettaa sen Maan napojen kautta kulkevalle radalleen 786 kilometrin korkeudessa.

Kun se aloittaa rutiininomaiset havaintonsa noin kolmen kuukauden testauksen ja kalibroinnin jälkeen, se lähettää Maahan noin 1,6 teratavua tietoa vuorokaudessa. Sitä välitetään alas paitsi nopealla radiolinkillä, niin myös laseryhteydellä. Satelliitin hallinta tapahtuu Ruotsissa, Kiirunassa olevan maa-aseman kautta – mutta lennonjohto voi olla rauhassa, sillä Sentinel-2 on tehty hyvin omatoimiseksi ja se tietää aina etukäteen parin viikon toimet.

Erikoistapauksissa tosin se voidaan komentaa katsomaan nopeastikin hieman sivulle normaalista alaspäin kohdennetusta suunnasta. Näin havaintoja esimerkiksi luonnononnettomuuspaikoista voidaan saada parhaimmillaan tuntien sisällä niiden tapahduttua. Havaintotarkkuus sivulle katsottaessa on luonnollisesti hieman huonompi kuin suoraan alasuuntaan otettavissa kuvissa.

Toinen samanlainen Sentinel-2 laukaistaan matkaan ensi vuoden kesällä, jolloin ne voivat toimia avaruudessa parina. Kun käytössä on kaksi samaa tehtävää tekevää satelliittia, saadaan samalta alueelta kuvia vähintään joka toinen päivä. Kaksikon korvaava uusi kahden Sentinel-2:n sarja laukaistaan matkaa 2020-luvun alussa, mutta todennäköisesti niiden laitteistoja tullaan parantamaan nykyisistä.

Samoin Sentinel-1 -tutkasatelliitteja on tilauksessa neljä, ja 1A saa seurakseen 1B:n vielä tänä vuonna.

Sentinel-1:n ja Sentinel-2:n lisäksi tulee koko joukko muita satelliitteja.

Sentinel-3 on meritutkimussatelliitti, joka havaitsee meren pinnan korkeutta ja lämpötilaa sekä mittaa meressä olevan klorofyllin määrää yksinkertaisesti katsomalla minkä värinen meren pinta on. Klorofyllilaite toimii myös maanpäällisen kasvuston sondaamisessa. 

Sentinel-4 ja Sentinel-5 eivät ole satelliitteja, vaan sääsatelliittien kyytiin laitettavia, ilmakehää ja sen kaasuja mittaavia tutkimuslaitteita. Sentinel-5 on edistyksellinen otsonimittari, jonka periaatetta tutkitaan erillisellä Sentinel 5 Precursor -satelliitilla. Yksi sen tulevista käyttäjistä on Ilmatieteen laitos.

Sentinel-6 on puolestaan erittäin tarkka korkeusmittari, jonka tehtävänä on tutkia maanpinnan, merten ja jäätiköiden korkeuseroja.

Mutta nyt tärkeintä on saada tämä – tyypilliseen avaruustapaan myöhässä oleva – ensimmäinen Sentinel-2 turvallisesti taivaalle.

Otaniemessä juhlittiin puolijohdetutkimusta

Syyskuussa Espoon Otaniemessä oli aihetta juhlaan: VTT juhlisti puolijohdetutkimuksensa 50-vuotista taivalta seminaarin merkeissä ja esitteli tutkimuksesta syntyneitä huippuinnovaatioita ja uusia yrityksiä.

Suomesta on tullut, ellei tuotannon määrässä, niin ainakin tutkimuksen laadussa puolijohdeteknologian kärkimaa, ja se on pitkälti VTT:n puolijohdelaboratorion sekä Teknillisen korkeakoulun elektronifysiikan laboratorion ansiota. Seminaarissa muistutettiin, että laboratorioiden tekemästä tutkimuksesta on saanut alkunsa useita yrityksiä, joista monet ovat alansa markkinajohtajia. Esimerkiksi menestyneitä anturi- ja sensorivalmistajia ovat Murata, Vaisala ja Okmetic. Suomalaisia säteilynilmaisimien kehittäjiä ovat muun muassa Planmeca, Detection Technology, Oxford Instruments ja VTT-lähtöinen startup-yritys Advacam.

”Näiden lisäksi maailmalla on valtava määrä muita yrityksiä, jotka käyttävät puolijohteita omissa sovelluksissaan, kuten Nokia, Polar ja Suunto”, kertoo liiketoiminnan operatiivinen johtaja Arto Maaninen VTT:ltä.

Irtisanomiset vaarantavat tutkimuksen

Syykuussa koettu ilo vaihtui kuitenkin lokakuussa järkytykseen, kun tieto VTT:n yt-neuvottelujen tuloksesta tuli: 335 henkeä saa lähteä. Tämä on noin 12% laitoksen noin 2800-päisestä kokonaishenkilökunnasta.

Henkilöstön vähentämiseen johtivat julkisen tutkimusrahoituksen aleneminen ja yritysten t&k-investointien lasku. Tämän seurauksena toiminnot Turussa, Lappeenrannassa, Kajaanissa ja Raahessa lakkaavat.

Vaikka irtisanomisia voidaan hoitaa osin eläkkeelle siirtymisillä ja määräaikaisuuksien päättämisillä, on toimintojen karsimisella vaikutuksia tutkimukseen.

Puolijohteiden alalla tilanne ei liene niin huono kuin joillain toisilla aloilla, sillä VTT on linjannut painopistealueikseen mikroteknologioiden ja elektroniikan lisäksi bio- ja kemianprosessit, energian, sovelletun materiaalitekniikan, rakennetun ympäristön sekä näitä tukevan liiketoimintatutkimuksen.

Taivaalla oli kuitenkin jo syyskuussa juhlien aikaan pilviä.

”Suomella olisi hyvä mahdollisuus olla puolijohteiden kehityksen kärjessä, koska meillä on tehokasta yhteistyötä tutkimuslaitosten ja yritysten välillä sekä vaadittava infrastruktuuri: puhdastilat tarjoava Micronova, kylmälaboratorio ja nanomikroskopian keskus”, totesi Maaninen tuolloin.

Puolijohteisiin perustuvia tuotteita on hänen mukaansa joka puolella ympärillämme, esimerkiksi terveydenhuollossa ja ajoneuvoissa liikeantureina, mutta ennen kaikkea teknologia on mukana vahvasti tietoyhteiskuntamme kehityksessä.

”Markkina on erittäin merkittävä, sillä viime vuonna maailmanmarkkinat ylittivät ensimmäistä kertaa 300 miljardia Yhdysvaltain dollaria”.

”Juuri nyt kannattaisi investoida eikä leikata”, jatkoi Maaninen. ”Luodun tutkimusinfrastruktuurin ylläpito ja kehittäminen on kansallisestikin erittäin merkittävää”.

Anna Rissanen esittelee hyperspektrikameran toimintaa.

Hyperspektrikamera yksi jalokivistä

Yksi VTT:llä kehitteillä oleva puolijohdetutkimuksen helmi on kevyt ja erittäin tarkka hyperspektrikamera, jolla selviää niin ihosyöpä kuin seteliväärennöskin (ylempi kahdesta yllä olevasta kuvasta).

Teknologian mahdollisuudet ovat huimat: aina kun suuresta laitteesta saadaan kehittyä pieni ja kannettava, sen kaupallinen potentiaali on valtava.

Kamera on miniatyrisoitu spektrometri, joka perustuu mikromekaaniseen rakenteeseen. Hyperspektriteknologiassa kohteesta otetaan kuvaa kymmenillä valon aallonpituuksilla, kun normaali kamera kykenee kolmeen aallonpituuteen.

VTT:n ryhmänjohtajan Anna Rissasen mukaan kuvasta nähdään spektrisormenjäljet, joiden perusteella aineita ja kohteita voidaan analysoida ja tunnistaa.

Esimerkiksi ihosta voidaan sen avulla tunnistaa terveet ja pahanlaatuiset ihoalueet toisistaan ja päätellä hoidettavan ihokasvaimen sijainti ja laajuus. Tästä on käynnissä pilottivaiheen tutkimushanke, jossa ovat mukana VTT:n lisäksi Jyväskylän yliopisto, Päijät-Hämeen keskussairaala ja HYKSin Iho- ja allergiasairaala.

Kameralla on mahdollisuuksia myös esimerkiksi silmänpohjankuvauksiin ja ympäristömittauksiin.

”Nyt pystymme kehittämään kameroita eri aallonpituusalueisiin, näkyvästä valosta aina termiseen infrapunaan asti, sekä muokkaamaan niitä erilaisiin sovelluksiin”, Rissanen kertoo.

Toinen lupaava sovellus on samaan teknologiaan perustuva pienikokoinen laite, jolla voi mitata vaikka kosteutta tai lääkeainepitoisuuksia reaaliaikaisesti prosessiolosuhteissa. Tämän kaupallistamista varten on perustettu yhtiö Spectral Engines (alempi yllä olevista kuvista).

(Valtion) teknillinen tutkimuslaitos

VTT:n historia alkoi 16. tammikuuta 1942 Valtion teknillisenä tutkimuskeskuksena, kun presidentti Risto Ryti antoi uudelle organisaatiolle tehtäväksi "harjoittaa teknillistä tutkimustoimintaa tieteellisessä ja yleishyödyllisessä tarkoituksessa".

VTT:n oli lisäksi testattava viranomaisten ja yksityisten henkilöiden sekä yritysten tai yhteisöjen pyynnöstä materiaaleja ja rakenteita. Laitoksella oli myös oikeus tehdä maksullisia toimeksiantotutkimuksia.

Kun 1960-luvulla VTT oli Suomen suurin tutkimuslaitos, on nykyisin sanan ”valtio” nimestään pudottanut ja yhtiöitetty Teknologian tutkimuskeskus VTT Pohjois-Euroopan suurin soveltavaa tutkimusta tekevä organisaatio. Sen asiakkaita ovat kotimaiset ja kansainväliset yritykset sekä julkinen sektori.

Nyt syyskuussa juhlittu mikroelektroniikka tuli mukaan 50 vuotta sitten, kun VTT:n puolijohdelaboratorio ja Teknillisen korkeakoulun elektronifysiikan laboratorio aloittivat toimintansa. VTT:n ja TKK:n yhteistyö on ollutkin kautta koko historian hyvin tiivistä ja VTT sijaisee myös lähellä TKK:n seuraajan Aalto-yliopiston kampusta – tai oikeastaan sen keskellä.

Keksintöilmoituksia VTT on tehnyt lähes 300 ja ohjelmistoilmoituksia noin 20. Patenttisalkussa sillä on 1300 patenttia ja patenttihakemusta.

Kun toimintoja ollaan nyt supistamassa, ottaa VTT patenttisalkkunsa käyttöön ja tarjoaa irtisanottaville työntekijöilleen muun muassa mahdollisuutta yrittäjyyteen patenttiensa hyödyntämisen kautta.

VTT:n vaiheikkaasta historiasta on lukemisen arvoinen kirja, Karl-Erik Michelsenin kirjoittama historiikki ”Valtio Teknologia Tutkimus”. Lisää kirjasta julkaisijan sivuilta: www.finlandiakirja.fi/fi/karl-erik-michelsen-valtio-teknologia-tutkimus…

Jari Mäkinen on kirjoittanut jutun viimeisen, VTT:n historiaa käsittelevän kappaleen.

Sinilevää vai ei?

Sinilevävaroitus!

Juuri nyt ei sinilevästä ole juuri pelkoa, mutta jos (ja kun) kelit jälleen tulevat kesäisemmiksi ja lämpötila nousee, kasvaa myös mahdollisesti haitalliselle sinileväkukinnoille.

Nyt levän vaarallisuuden selvittämiseen tarvitaan laboratorio, mutta pian saman kertoo pieni, edullinen, nopea ja helppokäyttöinen mittalaite: kuumemittaria kokoinen laite paljastaa veden sinilevämyrkyt.

Laitetta ovat kehittäneet Turun yliopisto ja VTT.    

"Kansalaisia kiinnostaa, sisältääkö esimerkiksi oman mökkirannan tai uimapaikan vesi juuri käyttöhetkellä myrkyllistä sinilevää", sanoo tutkija Markus Vehniäinen Turun yliopiston biokemian laitokselta. "Myös viranomaiset ovat kiinnostuneita tarkasta tiedosta, jotta vesien turvallisuus voidaan varmistaa."

Tällä haavaa valtakunnallinen, Suomen ympäristökeskuksen julkaisema levätiedote kertoo yleiskuvan vesiemme tilasta ja Järviwiki vesistöjen tasolla sinilevien esiintymisestä. Tätä tarkempaa tietoa veden laadusta ei kuitenkaan ole saatavilla.

"Myrkkyjä esiintyy noin joka toisessa sinileväesiintymässä, eikä silmämääräisellä tarkastelulla pysty arvioimaan onko vedessä oleva sinilevä myrkyllistä vai ei. Vedessä saattaa olla vielä sinileväesiintymän kadottuakin myrkkyjä jonkun aikaa."

Vehviläiselle mukaan uudella laitteella voidaan nopeasti varmistaa, että vettä voi näiltä osin turvallisesti käyttää. Se mittaa vesinäytteestä yleisimpien sinilevämyrkkyjen, mikrokystiinin ja nodulariinin, määrää.

Turun yliopistossa on kehitetty mittaukseen sopivia reagensseja eli määritysaineita aiemmissa Tekes-rahoitteisissa CyanoTox ja NucleoTracker -projekteissa. Näiden tulokset yhdistetään nyt VTT:n Waterchip-projektissa kehittämään mittalaitteeseen. 

Kuumemittarin kokoiseen laitteeseen johdetaan vesinäyte, jonka sisältämiin myrkyllisiin bakteerikantoihin laitteen sisältämät vasta-aineet reagoivat. Testi paljastaa muutamassa minuutissa, sisältääkö vesinäyte myrkyllistä sinilevää vai ei. 

"Voimme kehittää laitteen tarkkuutta yhdistämällä VTT:n ja Turun yliopiston osaamisen", kertoo erikoistutkija Liisa Hakola VTT:ltä. "Samalla valmistaudutaan laitteen kaupallistamiseen".

Sinilevätoksiinit-hanke on saanut Tekesin rahoituksen vuosille 2014–2015.

Artikkeli perustuu Turun yliopiston tiedotteeseen, jonka on kirjoittanut Tuomas Koivula.

Pihkalääkkeitä ja pajuvaatteita

Suomen metsäteollisuudella meni aivan liian kauan liian hyvin. Se tyytyi tuuppaamaan maailmalle sellua ja paperimassaa, kunnes huomasi, että muualla näitä tehdään edullisemmin ja näppärämmin. Lisäksi kysyntä pienenee koko ajan, kun papererin sekä selluloosan käyttö muuttuu: painopaperia kaivataan yhä vähemmän, mutta pakkauksiin paperia menee aiempaa enemmän.

Eikä kyse ole enää pelkästä paperista: puu, sekä muut biomateriaalit ovat tulevaisuudessa kuin öljy nyt. Niinpä Suomella voisi olla öljyaikakauden jälkeisessä biotaloudessa suuri rooli – jos vain haluamme ja mikäli alamme (viimeinkin) panostaa alan tutkimukseen.

VTT julkaisi tänään erityisen mielenkiintoisen raportin siitä, millainen tulevaisuuden bio-Suomi voisi olla. Eri alojen asiantuntijat kertovat People in the bioeconomy 2044 -julkaisussa kolmesta arkielämän tapauksesta, joiden raportti toivoo herättävän kiinnostusta ja herättävän keskustelua tulevaisuuden ratkaisuista.

Ikääntyminen, väestönkasvu, ilmastonmuutos ja resurssipula ovat haasteita, joihin päättäjiltä odotetaan ratkaisuja maailmanlaajuisesti. Haasteiden ja riskien lisäksi kyseessä on myös mahdollisuus kehittää uudentyyppinen yhteiskunta, joka toimii nykyistä järkevämmin ja ympäristöarvoja kunnioittaen.

Tutkijoiden mukaan tulevaisuus näyttää Suomessa nykyistä täydellisemmältä, jos uudentyyppisen, biotalouteen perustuvan yhteiskunnan kehittäminen otetaan tosissaan. 20–30 vuotta kestävä siirtyminen biotalouteen edellyttää kuluttajilta sopeutumista ja yrityksiltä riskinottokykyä ja merkittäviä investointeja. Valtionhallinnon päätöksentekijöiltä muutos vaatii pitkäjänteistä tukea.

Biotalous perustuu luonnonvarojen järkevään, kestävään käyttöön ja se liittyy tulevaisuudessa lähes kaikkeen toimintaamme. Biotalous on käsite, josta ollaan monta mieltä. Raportissa se nähdään laajana, sosio-teknisenä järjestelmänä, joka sitoo yhteen erilaiset teknologiat, markkinat, ihmiset ja toimintatavat. Se yhdistää tulevaisuudessa erilaisia teollisuudenaloja tavalla, jota ei ole ennen nähty. Se myös yhdistää kestävän kehityksen ajattelutavan liiketoimintaan ja tuo tullessaan biomassasta valmistetut kuluttajatuotteet.

Suomelle biotalous on mahdollisuus sen suurien metsävarojen ansiosta. Puun jalostusastetta voidaan nostaa valmistamalla siitä muovinkaltaisia tuotteita, joista valmistetaan komposiitteja, pakkausmateriaaleja, tekstiilejä ja jopa elintarvikkeiden ainesosia ja lääkeaineita. Myös muiden raaka-aineiden käyttö muuttuu tulevaisuudessa radikaalisti. Tietotekniikalla on myös nykyistä merkittävämpi rooli tulevaisuudessa esimerkiksi valmistusteollisuuden, energiantuotannon ja liikenteen tehostamisessa.

”Biotalouteen siirtyminen edellyttää, että meidän on opittava käyttämään luonnonvarojamme viisaasti ja säästeliäästi. Biomassan tehokas käyttö teollisuudessa ei kaikilta osin ratkaise ongelmia ja tarvitaan muitakin raaka-ainelähteitä. Yksi sellainen on ilmakehän ja savukaasujen hiilidioksidi. Tämä kehitysvaihe on kuitenkin vielä hyvin pitkän tutkimuspolun päässä”, toteaa VTT:n tieteellinen johtaja Anne-Christine Ritschkoff.

Etunojassa kohti hienoa tulevaisuutta

Siinä missä yleisesti monet kuvaavat Suomen tulevaisuutta synkäksi teollisuuden hiipumisen, väestön vanhenemisen, ilmaston muuttumisen ja taloustilanteen tiukkenemisen vuoksi, on VTT:n raportti erinomaisen mukavaa luettavaa positiivisuutensa vuoksi. Kyse ei ole vain hymistelystä, vaan myönteiseen sävyyn on olemassa perusteet – uusi aika tarjoaa mahdollisuuksia, joista kannattaa ottaa koppi välittömästi.

Visiossa esiintyy joukko fiktiivisiä henkilöitä, jotka elävät biotalouden aikakaudella vuonna 2044: Helmi perheineen Taavetissa, Andersonin perhe Helsingin metropolialueen laitamilla ja kansainvälinen keksijä Jonas ”Brad” Salmi Oulussa.

Suomen maatalous kukoistaa, koska osa maailman perinteisistä viljelyalueista on tuhoutunut erilaisten katastrofien myötä. Kaikille ei riitä työtä yhteiskunnassa, koska robotit hoitavat osan tehtävistä. Elinolot muualla heikkenevät, ja maahanmuutto Suomeen kasvaa. Lääketiede on edennyt pitkälle ja sairauksien puhkeamista ennakoidaan elintoiminnoista saatavan datan avulla. Lääkitys on henkilökohtaisesti räätälöityä. Sensorit mittaavat kansalaisten elintoimintoja ja lähettävät dataa lääkäreille. Lomamatkoja tehdään edelleen lentäen kaukomaille: bioenergiavarannot otettiin laajalti käyttöön 20 vuotta aiemmin, joten lentoliikenteen aiheuttama hiilijalanjälki ei ole enää puheenaiheena. Tietotekniikka palvelee yhteiskuntaa monipuolisesti. 3D-printtaus on arkipäivää. Ravinto on muuttunut lähes täysin kasvispohjaiseksi. Härkäpapu on jälleen tärkeä proteiinilähde. Kasveista saadaan kehittyneiden prosessointimenetelmien avulla nykyistä paremmin talteen niiden arvokkaat ja terveyttä edistävät ainesosat. Elintarvikkeet pakataan biopohjaisiin pakkausmateriaaleihin. Puun ainesosia vaahdottamalla valmistetaan muun muassa tekstiilejä ja muovia korvaavia materiaaleja.

Maalaiselämää robottien kanssa Taavetissa

Maalaiselämää viettävän Helmin perhe saa elantonsa pitkälle jalostetuista maataloustuotteista: marjapohjaisia herkkuja ja kosmetiikkaa myydään Venäjälle, puuvillakuituja tekstiiliteollisuudelle ja entsyymien avulla kasvatetusta metsästä saatua kuitua teollisuuden kuitumateriaalien tuotantoon. Maatilalla käytetään biopohjaisia lannoitteita, varastoitua aurinkoenergiaa ja biokaasulla tuotettua sähköä. Työ on hyvin pitkälle automatisoitua, ja robotit huolehtivat rutiineista.

Andersonit asuvat nollaenergiatalossa ja pukeutuvat pajuvaatteisiin

Andersonin perhe asuu Helsingin metropolialueella nollaenergiatalossa. Perhe matkustaa vuosittain Thaimaahan lentokoneella, jonka polttoneste on valmistettu mikrobien avulla. Thaimaassa perhe on tottunut syömään hyönteisiä ja toukkia. Perheen isä on erikoistunut eliniän pidentämiseen ja äiti kehittää Otaniemessä puubiomassasta tuotteita. Perhe on vähentänyt lihansyöntiä ja välttelee kalliin synteettisen lihan ostamista. Kaukana asuva isoäiti pitää yhteyttä lapsenlapsiinsa hologrammitekniikan avulla. Lapset voivat etäsilittää isoäidin kissaa kosketuskäsineillä.

Monitoimimies Jonas ”Brad” Salmi testaa uusimmat tekniikat

Tekniikkaa, filosofiaa, muotoilua ja markkinointia opiskellut Jonas on aina ensimmäisten joukossa kokeilemassa uusia tekniikoita. Hän on ollut mukana perustamassa liikeyrityksiä ympäri maailman. Liikeideat vaihtelevat pihkapohjaisista lääkkeistä hologrammipalveluihin. Jonas viettää paljon aikaansa kotilaboratoriossaan Oulussa. Uusin menestysidea on valoon ja ravinteisiin reagoiva kasvi, jolla voi tuottaa erivärisiä ja makuisia tomaatteja. Hän harrastaa lisättyä tuotantoa eli esineiden valmistaminen 3D-printterillä. Kun Jonas muuttaa viime viikolla käytössä olleen vierassängyn seuraavalla viikolla ruokailuryhmäksi, säästyy tilaakin.

Teksti perustuu pitkälti VTT:n tiedotteeseen. Piirrokset: Jutta Suksi

People in Biotechnology 2044 –julkaisu verkossa: http://www.vtt.fi/inf/pdf/visions/2014/V4.pdf

Tehdään tuohta tuohesta

Kuivun tuohta

Ellei puhdetöitä oteta huomioon, on toistaiseksi koivun ulkokuorella, eli tuohella, Suomessa lähinnä polttoarvoa. Sellutehtailla ja sahoilla koivutukit kuoritaan mekaanisesti suurissa rummuissa, joten tuohta on saatavilla suuria määriä.

Tuohelle on koitettu löytää muitakin käyttökohteita, ja nut VTT:n ja Savonlinnan yrityspalvelut Oy selvittävät osaltaan uudenlaisten tuohiperäisten tuotteiden tuotantomahdollisuuksia ja liiketoimintamalleja.

Koivu eroaa edukseen muista puulajeistamme: puolet koivutuohen painosta koostuu betuliinista ja suberiinin rasvahapoista, joilla voitaisiin korvata mäntyhartsia ja -öljyä teknokemian tuotteissa. Ne saadaan irti tuohesta liuotinuutolla ja lipeäkäsittelyllä, minkä jälkeen loput kuoriosasta voidaan polttaa.

Tuohen valkoinen väri johtuu betuliinista. Se on terveydelle vaaraton, vettä hylkivä, puhtaanvalkoinen terpeeniyhdiste. Sen jäykkä rakenne ja korkea sulamispiste mahdollistavat hyödyntämisen esimerkiksi polymeerien ja hartsien valmistuksessa.

Betuliinilla on myös bioaktiivisia ominaisuuksia, joilla voi olla tulevaisuudessa suuri merkitys. Tällä hetkellä betuliinia hyödynnetään kaupallisesti lähinnä kosmetiikassa ja luontaistuotteissa.

Myös suberiini on vaaraton rasvahapposeos. Muun muassa sen vettä hylkivä ja voiteleva ominaisuus tekee siitä teollisuuden kannalta mielenkiintoisen raaka-aineen polymeereihin, hartseihin ja voiteluaineisiin.

Betuliinin ja suberiinin jatkeilla voi korvata maaleissa, liimoissa, musteissa ja kumissa käytettyä mäntyhartsia ja -öljyä. Useista tutkimuksista ja patenteista huolimatta tuotteita ei ole vielä markkinoilla jakeiden hinnan ja niukan saatavuuden takia. Raakamäntyöljyn hinta on noussut huomattavasti viime vuosina ja trendi jatkunee, kun mäntyhartsin ja -öljyn käyttö lisääntyy biodieselin tuotannossa.

VTT tutkii betuliinista valmistettujen yhdisteiden hyödyntämistä myös vasta-aineena viruksille, alkuelämille ja bakteerille sekä syövän hoidossa. Betuliini-pohjaiset aineet ovat uudentyyppinen, lupaava yhdisteryhmä. Tehokkaimmat niistä estivät mikrobien ja syöpäsolujen kasvua erittäin hyvin VTT:n soluviljelmillä tehdyissä kokeissa.

Lisää tehoa tuotantoon!

Yhdisteiden erottaminen suuressa mittakaavassa edellyttää useiden miljoonien eurojen arvoisen uuttolaitoksen rakentamista, joten tuotantokustannukset ovat vielä tässä vaiheessa kannattavan tuotannon esteenä.

Tällä hetkellä suberiinia ei ole kaupallisesti saatavilla ja korkealuokkaisen betuliinin kilohinta pyörii jopa sadoissa euroissa. VTT:n alustavien laskelmien mukaan yhdisteiden tuotantokustannukset voisivat parhaimmillaan lähestyä raakamäntyöljystä valmistettujen jakeiden hintoja, kun uuttolaitos toimii koivuvaneritehtaan yhteydessä.

Tämänhetkisistä tuotannon esteistä huolimatta kyseessä on varteenotettava mahdollisuus Suomen puusektorille, joka tarvitsee uusia avauksia. Tätä tutkitaan parhaillaan useissa kotimaisissa ja kansainvälisissä hankkeissa.

Yksi konkreettinen hanke on vireillä Savonlinnassa. Siellä BioBarkery-hankkeessa selvitetään parhaillaan yhdisteiden tuotto- ja markkinointimahdollisuuksia. Ideaalinen sijaintipaikka voisi olla Pääskylahden teollisuusalueella UPM:n vaneritehtaan välittömässä läheisyydessä. Tehdas käyttää pelkästään koivua raaka-aineena ja kuoren polttoenergiaa ei voida hyödyntää täysmääräisesti. VTT:n, Savonlinnan yrityspalvelut Oy:n ja paikallisten yritysten toteuttama selvitys valmistuu keväällä, ja silloin ratkeaa, miten kannattavaa betuliinin ja suberiinin rasvahappojen eristäminen teollisessa mittakaavassa olisi. Haasteena on löytää sovelluskohteet, joissa suunnitellun uuttolaitoksen tuotantovolyymi ja -hinta kohtaavat.

Juttu on käytännössä suoraan lainattu VTT:n tiedotteesta Koivutuohen yhdisteistä monipuolinen bisnesmahdollisuus Suomen teollisuudelle.

Kuva: Flickr / smerikal

Ihosyöpä vai ei? Selviää sekunneissa.

Ihosyöpää

Satelliiteissa käytetty kaukokartoitustekniikka auttaa nyt paljastamaan ihosyövän silmän räpäyksessä.

Perinteisesti niin sanottu hyperspektrikuvaus on vaatinut suurikokoisia kameroita, joilla maanpinnasta heijastunutta säteilyä on mitattu suurella määrällä hyvin kapeita aallonpituuskaistoja. Viipaloimalla kuvissa olevat eri värisävyt hyvin tarkasti ja tutkimalla niitä erikseen sekä ristikkäin on voitu esimerkiksi tunnistaa avaruudesta pinnalla ja välittömästi pinnan alla olevia mineraaleja, arvioida kasvien biomassaa vaikkapa lannoitussuunnitelmia varten, seurata ympäristön tilaa ja määrittää ilmakehän kaasujen pitoisuuksia.

Mitä useammalla ja kapeammalla aallonpituuskaistalla mittaukset tehdään, sitä pienemmät erot kohteiden välillä havaitaan.

Nyt samaa tekniikkaa voidaan käyttää siis ihon kuvaamiseen ja siinä olevien mahdollisten ihosyövän esiasteiden nopeaan määrittämiseen. VTT:n kehittämä kevyt ja kannettava hyperspektrikamera kuvaa ihoalueen parissa sekunnissa ja pystyy päättelemään automaattisesti onko omituinen läiskä mahdollisesti syöpää vai ei. Silmä ei tähän pysty.

Kun kamera kuvaa kerralla 12 neliösenttimetriä, on laajojen ihoalueiden kuvantaminen kerralla mahdollista. Koska ihosyöpien määrä on räjähdysmäisessä kasvussa niin maailmanlaajuisesti kuin myös Suomessa ihmisten liiallisen auringolle altistumisen seurauksena aiheutuvista UV-haitoista sekä väestön ikääntymisestä johtuen, on tälle tekniikalle suuri tarve.

Kameran avulla kyetään määrittämään hoidon tarpeessa oleva ihoalue siten, että voidaan kerralla hoitaa myös ne alueet, joihin myöhemmässä vaiheessa olisi kehittymässä ihosyövän esiasteita. Hyperspektrikameralla on tutkittu myös hankalasti silmällä erottuvien kasvojen alueen pintamelanoomien (lentigo malignojen) rajojen määrittämistä, jotta vältyttäisiin myöhemmiltä lisäleikkauksilta.

Pilottivaiheen tutkimuksessa yhteistyökumppaneina ovat olleet Jyväskylän yliopisto, Päijät-Hämeen keskussairaala ja HYKSin Iho- ja allergiasairaala. Jyväskylän yliopiston omistuksessa oleva kamera on tutkimuskäytössä Tietotekniikan laitoksella, ja sitä voidaan hyödyntää yleisinstrumenttina myös monessa muussa eri sovelluskohteessa.

Fabry-Perot -interferometriin perustuva hyperspektrikamera ottaa kuvan kymmenillä valon aallonpituuksilla, kun normaali kamera kykenee kolmeen aallonpituuteen. Muodostuva spektrikuva on kolmiulotteinen kuutio, joka koostuu lukuisista päällekkäisistä harmaasävykuvista, joista jokainen on otettu kapealla valon aallonpituusalueella. Kuutiossa olevat kuvat muodostavat spektrin jokaiselle spektrikuvan pisteelle, joista kudokset voidaan tunnistaa ja näin rajata terveet ja pahanlaatuiset ihoalueet toisistaan. Kuvista pystytään laskennallisten menetelmien avulla päättelemään hoidettavan ihokasvaimen sijainti ja laajuus. Pilottivaiheen tutkimuksessa tulokset varmennetaan koepaloilla.

Suomalaista erikoisosaamista

VTT on kehittänyt aktiivisesti tekniikkaa 1990-luvun alusta alkaen, ja työtä on vetänyt tämän uuden kamerankinkin keksinyt johtava tutkija Heikki Saari.

Käytetty tekniikka perustuu ranskalaisten fyysikoiden Charles Fabryn ja Alfred Perot'n keksintöön. He Perot kehittivät 1800-1900-luvun vaihteessa nimeään nyt kantavan interferometripektroskopiamenetelmän, joka perustuu valon interferenssiin kahden yhdensuuntaisen peilin välillä. Kun kaksi peiliä on hyvin lähellä toisiaan (esimerkiksi vihreälle valolle yhden aallonpituuden (~550 nm) päässä toisistaan), peiliparin läpi pääsee vain kapea aallonkaista 550 nm:n ympäriltä.

VTT:n kehittämä mikroelektromekaaninen hiilidioksidianturi oli ensimmäinen teolliseen käyttöön otettu mikroelektroniikan valmistusteknologiaan perustuva tätä tekniikkaa käyttävä anturi ja VTT laajensi ensimmäisenä maailmassa toimivan mikromekaanisen Fabry-Perot-interferometriratkaisun näkyvän aallonpituuden alueelle sekä infrapuna-alueelle. Laitteen valmistuskustannukset saatiin hyvin alhaisiksi, joten niitä voidaan tuottaa jopa miljoonia vuosittain. Nyt spektrometrimoduulin lopullisen hinnan määrää käytännössä pakkauksen materiaali- ja työkustannukset.

Heikki Saari keksi vuonna 2005 uuden, periaatteessa tavallisen digikameroissa käytetyn kolmivärikuvasensorin ja Fabry-Perot-interferometrin periaatteen yhdistävän hyperspektrikameraperiaatteen. Nyt kamera oli jo niin pieni, että se voitiin asentaa pieneen parikiloiseen lennokkiinkin.

Nyt julkistettu ihosyöpää sondaava laite perustuu samaan tekniikkaan. Sitä voidaan käyttää myös aivoleikkausmikroskoopissa rajamaan kasvaimesta leikattavaa aluetta.

Hyperspektrikamera kopterissa
AISA

Maailman pienin hyperspektrikamera on sekin VTT:n kehittämä. Sitä voidaan käyttää pienissä radio-ohjattavissa lennokeissa ja nanosatelliiteissa moniin sovelluksiin, kuten monitoroimaan ympäristön tilaa, lannoitussuunnitelmien tekemiseen ja metsien puulajitunnistukseen.

Yllä olevassa kuvassa on suomalaisella AISA-spektrometrillä otettu väärävärikuva, jossa tyypillistä suomalaista havumetsää ja hakkuuaukioita. Lehtimetsää kasvaa teiden sekä pienten jokien varsilla. Alempi kuva on hyperspektrikuva samasta alueesta.

---

Artikkeli perustuu VTT:n lähettämään tiedotteeseen VTT:n hyperspektrikameralla lupaavia tuloksia ihosyövän esiasteiden havaitsemiseen sekä aiemmin VTT:ltä sekä Heikki Saarelta saatuihin tietoihin. Kuvat: VTT ja Flickr.

Laitetaanko kolmet potkurilaitteet?

Maersk Edinburgh -alus Cuxhavenin luona (kuva flickr/cuxclipper)

VTT tiedottaa tuoreimmassa uutislehdessään uudenlaisista laivan potkureista, joilla saadaan aikaan huomattavia säästöjä. Yhden rahtilaivan polttoainesäästöt voivat nousta yli puoleen miljoonaan euroon vuodessa. Koska suuri osa maailman kaupasta kulkee rahtilaivoilla ja valtaosa tavaroistamme tulee meriteitse, voi säästö näkyä meidän jokaisen kukkarossa!

Tutkimuksessa selvitettiin, millaisia hyötyjä saadaan yhdistämällä suomalaisen ABB:n kehittämä peräsinpodjärjestelmä ja espanjalaisen Sistemarin kärkilevypotkurit vastakkain pyöriviin CRP-potkureihin. Uusi potkurijärjestelmä osoittautui tutkimusprojektissa pienemmän polttoainekulutuksen ja päästöjen ansiosta lupaavaksi vaihtoehdoksi perinteisille potkureille. Niihin verrattuna uuden järjestelmän polttoaineenkulutus on noin 10% pienempi, ja jälkiasennettunakin laitteisto tuo 5 prosentin säästön. Rahana säästöt ovat siten yli puoli miljoonaa euroa vuodessa.

TRIPOD-projektin tavoitteena on ollut parantaa potkurin hyötysuhdetta yhdistämällä samaan järjestelmään kolmea jo yksittäin käytössä olevaa ratkaisua, joiden tiedetään olevan hyötysuhteeltaan korkeita. Tällaisia ovat mm. ruoripotkurijärjestelmä, kärkilevypotkuri sekä vastakkain pyörivät potkurit.

Sähköinen peräsinpodjärjestelmä mahdollistaa päämoottorin sijoittamisen vapaasti laivaan. Kehitetyssä potkurijärjestelmässä peräsinpod on sijoitettu pääpotkurin taakse. Lisäksi sähköisen peräsinpodin pyörimisnopeutta voi säätää. Tämä parantaa potkurin hyötysuhdetta ja pienentää potkurin aiheuttamaa melua ja värähtelyä.

Kärkilevypotkurin lavan kärkeä voidaan kuormittaa tavanomaista potkuria enemmän, mikä parantaa hyötysuhdetta tavanomaiseen potkuriin verrattuna.

Vastakkain pyörivissä potkureissa takimmainen potkuri hyödyntää etummaisen potkurin virtaukseen jättämää pyörimisenergiaa parantaen näin järjestelmän kokonaishyötysuhdetta.

Projektissa arvioitiin myös uuden potkurijärjestelmän toteuttamista taloudelliselta kannalta tarkasteltavana olleille referenssilaivoille. Jos järjestelmän investointikustannuksia saadaan laskettua, varustamot saattavat tulevaisuudessa olla kiinnostuneita valitsemaan tutkitun propulsiovaihtoehdon erityisesti uusiin suuriin konttilaivoihin.

Uuden potkurijärjestelmän suurin hankaluus on toistaiseksi niiden hinta. Investointi on toistaiseksi sen verran tyyris, että järjestelmän käyttöönotto edellyttää vielä kustannusten pudottamista.

Kolmivuotinen TRIPOD – “Triple Energy Saving by use of CRP, CLT and Podded Propulsion” -ohjelma toteutettiin EU:n seitsemännessä puiteohjelmassa. Siihen osallistuivat VTT ja ABB Suomesta, Sistemar, Cehipar ja Cintranaval-Defcar Espanjasta sekä A.P. Möller Maersk Tanskasta.

Teksti perustuu VTT:n tiedotteeseen.

Kynsi voi olla käyttöliittymä

InTouch käytössä

Jos haluat nykyisin siirtää kuvan tai videon kännykästä vaikkapa tietokoneeseen tai toiseen matkapuhelimeen, niin vaihtoehtoja on useita: wifi-yhteys, sähköpostin liite tai bluetooth. Tiedostot voidaan myös heittää pilveen tai siirtää jollain fyysisellä tavalla, kuten esimerkiksi muistikortilla tai -tikulla.

Mutta mitä jos vaikkapa sormus tai rakennekynsi olisi tehty sellaiseksi, että ne voisivat toimia tiedon kantajina? VTT on pohtinut asiaa ja kehittänyt juuri näihin perustuvan ratkaisun tietojen vaivattomaan siirtämiseen. Esimerkiksi rakennekynnellä voi koskettaa toisella näytöllä olevaa tiedostoa, jolloin se siirtyy kynteen ja sitä kautta kaverin kännykkään.

Nämä uudet InTouch-käyttöliittymät ovat helppokäyttöisiä, ja ne ovat yhteentoimivia digitaalisten laitteiden ja esineiden maailmassa.

Käyttöliittymä toimii kosketusnäyttöjen kanssa ja on NFC-standardin mukainen. InTouchin avulla voi siirtää tiedostoja suoraan tai pilvipalvelun kautta. Myös turvallisuus ja yksityisyys kyetään säilyttämään integroitavien turvallisuustoimintojen ansiosta.

InTouch-konsepti mahdollistaa myös täysin uudenlaiset, vuorovaikutteiset laite- ja tuotekategoriat ja -sukupolvet sekä samalla uuden liiketoiminnan syntymisen. Sovelluskohteita voivat olla mm. digitaaliset laitteet, autot, teollisuus, logistiikka ja terveysala.

Keksinnöstä on jätetty patenttihakemus ja sille etsitään hyödyntäjiä.

Alla olevassa videossa esitellään tarkemmin InTouch-tekniikkaa. Video, kuten tiedote, mihin tämä juttu perustuu, ovat peräisin VTT:ltä.

Känny tarkkailee sydäntäsi!

Känny tarkkailee sydäntäsi!

Pian markkinoille tuleva suomalaissovellus tuo sydänfilmin kännykkään – siis pian EKG:n saa kätevästi näkyviin vaikkapa kotona.

Helposti mukana kulkeva, pienikokoinen älypuhelimen kanssa kommunikoiva Beat2Phone-lisälaite pystyy mm. rekisteröimään rytmihäiriöt, joista se voi havaita stressin ja sydänperäisten sairauksien oireita.

”Nyt kehitetyllä laitteella sydänoireista kärsivät henkilöt voivat aloittaa EKG:nsä rekisteröinnin heti oireiden ilmaannuttua ja lähettää tuloksen lääkärille joko sähköpostitse tai internetin kautta”, sanoo VTT:n teknologiapäällikkö Timo Varpula, jonka idea laite on.

Markkinoille vuoden kuluessa

Nykyisin rytmihäiriöitä rekisteröidään pitkäaikaisrekisteröinnillä ns. Holter-laitteilla, mutta aivan liian usein rekisteröintien aikana oireita ei ole eikä sydänongelmien syytä saada selville. VTT:n sydänkäyrälaitteella tämä onnistuu luotettavammin, koska se pystyy mittaamaan käytännössä jatkuvasti. Näin myös sykevälivaihtelun mittaaminen onnistuu kätevästi.

Beat2Phone soveltuu myös ylikuormittavasta työstä aiheutuvan työuupumuksen ehkäisyyn. Pienellä kehitystyöllä laite voisi sopia samoin esimerkiksi uniapneasta kärsivien henkilöiden unen valvontaan ja varoittamaan nukkujaa lähestyvästä uniapneakohtauksesta. Laitetta voidaan käyttää myös ehkäisemään joitakin tuki- ja liikuntaelinvaivoja, kuten niska-, hartia- ja alaselän kipuoireita, tenniskyynärpäätä ja hiirikättä, jotka ovat yleisiä toimistotyötä tekevillä.

EKG:n mittaamisella ja analysoinnilla on myös useita käyttömahdollisuuksia liikuntasovelluksissa. T-Tuubilla on parhaillaan testattavana hieman samankaltainen, jo nyt markkinoilla oleva suomalainen Omegawave-laitteisto, joka sydämen sykettä tarkkailemalla pystyy (ainakin valmistajan mukaan) pystyy auttamaan harjoittelussa ja kunnon rakentamisessa; testi julkaistaan kesäkuun alussa.

Sydänlaitteilla on suuret markkinat

Noin 5 % maailman väestöstä kärsii sydämen rytmihäiriöistä, ja iän myötä rytmihäiriöiden esiintyvyys kasvaa. Yli 60-vuotiailla jopa noin 12 prosentilla on jonkinasteisia sydämen rytmihäiriöitä.

Samalla kestävyysliikuntaa harrastavien määrä on jatkuvasti nousussa, ja myös ikääntyvät harrastavat liikuntaa aktiivisemmin. On arvioitu, että länsimaiden väestöstä noin 1 % harrastaa kestävyyslajeja aktiivisesti.

Terveyden kannalta lisääntyvä liikkuminen on erinomainen asia, mutta kestävyysurheilussa kunnon kehittyessä lähelle huippukuntoa, on tärkeää seurata sydänsignaaleja, ettei kuntoilija rasita itseään liikaa ja joudu ns. ylikuntotilaan. Tämä voi olla joillekin henkilöille jopa vaarallista, joskin tavallisesti seuraukset ovat "vain" sydämentykytystä ja tilapäisiä rytmihäiriöitä. Näitä voidaan välttää laitteella, joka on kykenee henkilökohtaiseen ja jatkuvaan sydänseurantaan.

VTT:n Beat2Phone mittaa EKG-signaalin riittävän suurella näytteenottotaajuudella, jotta se voi havaita signaalista yksittäiset sydämenlyönnit ja mitata peräkkäisten lyöntien väliset intervallit. Laitteessa on lisäksi kiihtyvyysanturi. Signaalit välitetään Bluetooth-yhteyden avulla älypuhelimeen. Sovellus näyttää EKG-signaalin, sykekäyrän ja sykkeen vaihtelun. Kiihtyvyysanturin signaalista lasketaan myös mm. askeltiheys.

Vastaavia laitteistoja ja sovelluksia on jo olemassa, mutta kyseessä on kiinnostava uutuus paitsi sen kyvykkyyden ja suomalaisuuden, niin myös sen vuoksi, että laitteisto on ensimmäinen Android-puhelimille kehitetty edistyksellinen sydänkäyrää mittaava laitteisto.

Matkapuhelimet ovat kehittyneet taskutietokoneiksi, joiden muistikapasiteetti, kellotaajuus, laskentateho ja käyttöliittymäteknologia vastaavat jo muutaman vuoden takaista pöytätietokonetta. Älypuhelimiin voidaan siirtää helposti digitaalista tietoa tallennettavaksi ja lähettää se edelleen internetin kautta palvelujen tarjoajille.

Tehokkaiden taskutietokoneiden hinnat ovat myös laskemassa voimakkaasti. Viiden vuoden kuluessa älypuhelimet tulevat tablettien ohella syrjäyttämään ainakin osittain kotitietokoneet ja lähes jokaisella on mukanaan erittäin tehokas, pienikokoinen tietokone.

Känny voidaan siis valjastaa mainiosti myös henkilökohtaiseen terveystarkkailuun!

Juttu perustuu VTT:n tiedotteeseen: Sydänfilmi kännykkään