Ennen lenkille mentiin kuluttamaan energiaa – nyt sitä voidaan liikunnalla tuottaa. Pieniä energioita haetaan kävelystä ja marssista, tanssilattiasta, jopa sateen ropinasta.

Teksti: Kalevi Rantanen

Julkaistu Tiede -lehdessä 7/2010.

Ennen lenkille mentiin kuluttamaan energiaa – nyt sitä voidaan liikunnalla tuottaa. Pieniä energioita haetaan kävelystä ja marssista, tanssilattiasta, jopa sateen ropinasta.

Jostakin on saatava sähköä kännyköihin, musiikkisoittimiin, sykemittareihin ja muihin vekottimiin, joita ehdottomasti pitää kantaa mukana ja joita kertyy yhä lisää. Teollisuus taas tarvitsee energiaa sensoreihin, jotka tarkkailevat koneiden ja ympäristön tilaa. Energian keruusta tai ”louhinnasta” on tullut kuuma aihe. Hypeä on paljon, mutta myös vakavaa tutkimusta tehdään. Ainakin armeijoilla on jalat maassa, kirjaimellisesti. Ihmisen kävelyliikkeestä on mahdollista saada tehoa noin 11 wattia, kertoo Puolustusvoimien Teknillisen tutkimuslaitoksen laatima sotatekninen ennuste vuodelle 2025. Näyttää hyvältä, sillä esimerkiksi kännykän teho vaihtelee vajaasta watista pariin kolmeen wattiin.

Pietsot jalkaan ja mars– Yhdysvalloissa on saatu kävelystä ulos 0,8 wattia, kuvaa tekniikan nykyistä tasoa tekniikan tohtori Jari Juuti Oulun yliopiston mikroelektroniikan ja materiaalifysiikan laboratoriosta. Hyvä teho jo sekin, riittää lataamaan energiapihin kännykän. Juuti on syventynyt pietsosähköisiin materiaaleihin, joita kenkävoimaloiden ja monien muidenkin energiankeruulaitteiden rakentajat suosivat. Jo 1800-luvulla havaitussa pietsosähköisessä ilmiössä mekaaninen kuormitus varaa tiettyjä kiteitä sähköisesti. Varauserosta saadaan virtaa. Nyt materiaalien ja elektroniikan kehitys on mahdollistanut käyttökelpoisten laitteiden valmistuksen.Oulu on yksi alan tutkimuksen keskuksista. – Suomi on vahva pietsosähköisissä materiaaleissa, Juuti kertoo. – Pystymme tekemään materiaaleja ja kehittämään sovelluksia laajalla alueella.Tärkeä soveltaja on armeija. Suomessa on äskettäin päättynyt Maanpuolustuksen tieteellisen neuvottelukunnan Matinen rahoittama energiankorjuun tutkimushanke, jossa testattiin pietsoelementtejä kengissä.

Akku painaa paljonArmeijat ovat erityisen kiinnostuneita energian keruusta. Pentagonin tutkimus- ja kehitysyksikkö Darpa, joka on keskittynyt tukemaan villejä ideoita, on rahoittanut energiankeruututkimusta pitkään. Britanniassa muun muassa Leedsin yliopisto tekee tutkimusta, jonka tavoitteena on ”akuton sotilas”. Tarvetta on. Nykyajan jalkaväkisotilas voi joutua kantamaan kymmenen kiloa akkuja aseen, ammusten, veden ja muun varustuksen lisäksi. Retkeilijät voivat suoraan hyödyntää sotilaallisen tutkimuksen tuloksia, mutta siviilipuolella omia tarpeita on vähintään yhtä paljon – kuka nyt erilaisia latureita rakastaisi. Kävelyn lisäksi energian lähteeksi kelpaavat lukemattomat muut liikkeet ja värähtelyt. Parhaillaan on esimerkiksi käynnissä Tekesin hanke, jossa kehitetään energiankeruuta teollisuudessa. Työkoneiden, laitteiden ja ajoneuvojen värinästä saadaan energiaa, jota tarvitaan esimerkiksi koko ajan lisääntyvissä mittauslaitteissa. 

Sadepisaroistakin voimaaEnergian keruussa kohtaa kaksi kehityssuuntaa. Ensimmäinen on elektroniikkalaitteiden sähkönkulutuksen pieneneminen. Toinen on tekniikat, joilla pieniä energiavirtoja pystytään muuntamaan sähköksi. Hyötykäyttöön tulee yhä enemmän energialähteitä, joita on aikaisemmin pidetty enintään eksoottisina mutta epäkäytännöllisinä fysikaalisina ilmiöinä. Mikroenergiaa on saatavana kaikkialta, vaikka sadepisaroista. Ranskalainen mikroelektroniikan tutkimuslaitos Cea/Leti-Minatec Grenoblessa ehdottaa sadepisaroiden voiman hyödyntämistä. Tutkijat tekivät pietsosähköisestä pvdf-muovista eli polyvinyylideenifluoridista 25 mikrometrin paksuisen kalvon, joka tuotti sähköä pisaroiden läiskähdyksistä.Yksi suuri sadepisara voi tuottaa 12 milliwatin tehon. Kokeiden perusteella tutkijat laskivat, että sade-energiaa tulee Ranskassa maahan yhden wattitunnin verran neliömetrille vuodessa. Suomen lukua ei luultavasti ole kukaan laskenut, mutta todennäköisesti se on suunnilleen sama, koska sademääräkin on sama eli noin 600 millimetriä vuodessa.Pisaroiden energiavirta on vaatimaton verrattuna esimerkiksi aurinkoenergiaan, jota tulee taivaalta noin miljoona kertaa enemmän. Pisarasähkön käyttäjiksi tutkijat ovatkin ajatelleet erilaisia sensoreita. Esimerkiksi langaton älysensori voisi ottaa energiansa poudalla auringosta ja sateella pisaroista.

Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Näin paljon tuotat energiaa

Uloshengitys  0,40 WHengitysliike 0,42 WKäsien liike 0,33 WSormien liike 0,00076–0,0021 WVerenpaine 0,37 WLämpö 2,4–4,8 WKävely 5,0–8,3 W

Kaikki peliin

AurinkoItalialaisen Tonino Lamborghinin laukku, jossa on väriherkistetty aurinkokenno, lataa kännykän. Brittiläinen G24 Innovations on tuonut markkinoille samalla tekniikalla toimivan repun.

Ilman värinäHavaijissa ja Hongkongissa toimiva Humdinger Wind Energy on kehittänyt ”tuulivyön”, microBeltin, joka taipuilee vähäisessä tuulessa ja tuottaa sähköä esimerkiksi rakennusten ilmastointilaitteiden sensoreihin.

LämpöEsimerkiksi BMW:n konseptiautossa Vision Efficient Dynamicsissa on lämpösähköinen kenno, joka tuottaa sähköä pakokaasuista.

LiikePrincetonin yliopiston professori Michael McAlpine työtovereineen ehdottaa kehon sisään implantoituja ”pietsokumisiruja” tuottamaan energiaa keuhkojen liikkeestä esimerkiksi sydämentahdistimelle. Georgian teknisen yliopiston tutkijaryhmä on professori Zhong Ling Wangin johdolla kehittänyt joustavia sinkkioksidinanolankoja, jotka voidaan ommella vaatteisiin tuottamaan sähköä musiikkisoittimia ja muita kannettavia laitteita varten. Saksalainen suunnittelija Rochus Jacob on kehittänyt Murakami-keinutuolin, joka keinuessaan tuottaa riittävästi sähköä ledivalaisinta varten.

MikrobitYhdysvaltalainen Trophos Energy on kehittänyt biosähkökemiallisia generaattoreita, jotka tuottavat maaperästä tai jätevedestä virtaa erilaisia langattomia ympäristösensoreita varten. Sensorit voivat valvoa esimerkiksi putkistoja.

KierrätysMichiganin yliopiston professorin Art Kuon vetämä tutkijaryhmä on kehittänyt jalkaproteesin, joka kierrättää takaisin osan kävelijän kuluttamasta energiasta, periaatteessa samaan tapaan kuin sähköauto tai hybridi ottaa talteen jarrutusenergiaa. Toistaiseksi kävelijältä menee enemmän energiaa proteesin kuin luonnollisen jalan liikuttamiseen.

Bilehileet sähköä tuottamaan Lontoolainen Club Surya kehuu olevansa maailman ensimmäinen ekoklubi. Pietsosähköinen tanssilattia tuottaa omistajan mukaan yli puolet paikan tarvitsemasta sähköstä. Tanssivoimala toimii myös rotterdamilaisessa Watt Clubissa, joka on laskenut, että yksi bailaaja tuottaa sähköä keskimäärin 20 watin teholla. PaveGen Britanniassa on testannut jalkakäytävävoimaloita, jotka tuottavat sähköä jalankulkijoiden liikkeistä.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5223
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti