Mye spennende forskning er i gang etter at det nye Mikro- og Nanoteknologilaboratoriet i Gaustadbekkdalen ble ?pnet i v?r. I laboratoriet, som huser forskningsmilj?er fra Universitetet i Oslo og SINTEF, kan forskerne konstruere ?rsm? instrumenter som knapt kan sees med det blotte ?ye.
En av de nye oppfinnelsene er et unikt mikroteknologisk kontrollapparat som kan m?le flyten av medisiner. De aktive komponentene i sensoren er bare noen tusendels millimeter tykke. Ingen andre i verden har klart ? lage et s? lite apparat som b?de kan m?le v?skemengder godt under en milliondels liter og som attp? til kan masseproduseres.
Oppfinnelsen betyr langt tryggere dosering for pasienter som er avhengig av kontinuerlig medisintilf?rsel fra medisinpumpe, slik som pasienter med cerebral parese. N?r medisinpumper blir operert inn under huden, kan sm? mengder med muskelavslappende medikamenter spr?ytes inn ved ryggmargen for ? kontrollere spasmene. Kreftpasienter kan bruke en b?rbar morfinpumpe til smertelindring, mens sukkersykepasienter kan ha glede av medisinpumpe til d?gnkontinuerlig insulindosering.
Problemet er at dagens medisinpumper ikke gir pasienten noen som helst tilbakemelding om pumpen l?per l?psk, om medisinen tar slutt eller om den tilknyttede slangen tettes igjen.
Sl?r alarm
Den nye oppfinnelsen kan derfor brukes som en sikkerhetssjekk og s?rge for kontinuerlig m?ling og sjekking av medisinstr?mmen og sl? alarm hvis pumpesystemet ikke virker. Sensoren har ogs? muligheten til ? overv?ke hvor mye medisin pasienten har f?tt den siste timen eller det siste d?gnet.
Den f?rste prototypen p? str?mningsm?leren virker best n?r v?skestr?mmen er p? rundt to mikroliter i minuttet. Men forskerne sier det er lett ? redesigne brikken til ogs? ? takle andre sm? doseringsmengder. Mens forskerne p? Universitetet i Oslo og SINTEF har st?tt bak idé og design, overlot de fremstillingen av den f?rste prototypen til bedriften SensoNor.
– N?r SensoNor klarer ? produsere noen f? brikker, vet vi automatisk at brikken kan produseres i kjempevolum. Da kan det produseres millioner av brikker, forteller forsker Liv Furuberg ved Fysisk institutt p? Universitetet i Oslo og SINTEF. Hun sier at 澳门葡京手机版app下载et har f?rt til raskere anvendelse av universitetets grunnforskning.
Internasjonal interesse
Oppfinnelsen har allerede vakt s? stor oppmerksomhet at forskerne har f?tt forretningshenvendelser fra tre internasjonale, medisinske produsenter. Mens selve medisinpumpen koster s? mye som 100 000 kroner, koster prototypen til str?mningsm?leren bare 200 kroner. Ved storvolumproduksjon blir prisen enda lavere.
– Da beh?ver str?mningsm?leren ikke koste mer enn 50 kroner. Det er ingenting, sier Liv Furuberg.
M?let deres er ? lage et system som ikke bare kontrollerer medisinflyten, men som ogs? m?ler at pasienten har rett medisindose i blodet. Hvis det m?les for lite medisin i blodet, skal pumpen f? beskjed om ? sende inn mer medisin. De arbeider ogs? med ? utvikle en glukosesensor for automatisk sjekk av blodsukkerniv?et. Str?mningsm?leren kan i tillegg brukes til et kjemisk laboratorium hvis man trenger en presis blanding av to gasser for ? f? den korrekte kjemiske reaksjonen.
Hightech p? mikroniv?
Str?mningsm?leren er fullstappet av avansert mikroteknologi. Den funksjonelle delen i str?mningsm?leren er framstilt i silisium og er pakket inn i en ”sandwich” av glass.
Medisinen blir f?rt gjennom kanaler som bare er 11 mikrometer tykke. Det vil si at kanalene bare er 11 tusendels millimeter tykke.
V?sken renner gjennom et hull i glasset og inn i trange kanaler i silisiumbrikken. V?sken renner p? oversiden av den tynne membranen, deretter gjennom et hull i silisiumbrikken og til undersiden av membranen. Membranen er bare tre mikrometer tykk og brukes til ? m?le trykkfallet.
I klassisk fluiddynamikk beskrives sammenhengen mellom str?mningshastigheten og trykkfallet i et r?r.Ved hjelp av trykkfallet kan man derfor beregne str?mningshastigheten i kanalen.
– Fordi det blir et trykkfall i v?sken, vil trykket p? oversiden av membranen v?re h?yere enn p? undersiden av membranen.
Den supertynne elastiske membranen forandrer fasong n?r trykket endres. Brikken har innebygd elektronikk som m?ler de elastiske spenningene og temperaturen.
Uten kortslutning
For f?rste gang i historien har noen klart ? lage en trykkm?ler med bare én membran. Dagens str?mningsm?lere er st?rre og har fordelt elektronikken p? to membraner for ? hindre kortslutning, noe som svekker stabiliteten og ?ker m?lest?yen.
– Vi har begravd elektronikken under et beskyttelseslag slik at man kan la v?sken renne p? begge sider av membranen.
For ? designe den optimale str?mningssensoren har forskerne kj?rt en rekke simuleringer p? datamaskinen.
– Vi har modellert fluidstr?mningsfeltene, simulert hvordan membranen b?yer seg elastisk ved forskjellige str?mningshastigheter og dimensjoner og beregnet hva som skal til for ? skape et m?lbart elektronisk signal. Selv om str?mningsm?leren er sv?rt liten, er den ikke s? liten at de klassiske reglene for fysikk m?tte vike.
– Ellers m?tte man ha simulert p? molekyl?rt niv?. Da ville programmeringen bli langt mer krevende.
For ? sjekke at str?mningsm?leren virket, konstruerte forskerne en demonstrasjonspumpe. Brikken fungerte ved f?rste fors?k.
– Det var ganske utrolig, sier Furuberg.
Arbeidet med str?mningsm?leren tok ett ?r. Forskerne brukte flere m?neder p? ? tenke ut den beste funksjonen. Fra de sendte inn designtegningen til SensoNor til de fikk brikken i hende, tok det seks m?neder. S? langt er Liv Furuberg str?lende forn?yd.
– Det er utrolig morsomt at man ikke kan se at brikken virker som den skal. Det mest fantastiske er at vi er garantert at produksjonen g?r bra. G?r noe feil, er det fordi vi har oversett en fysisk effekt eller at ideen er feil. Ikke fordi produksjonen har feilet.
N? er forskerne allerede i gang med neste utviklingsfase. De arbeider med en ny str?mningsm?ler med integrert mikrofilter for ? hindre at st?vkorn sperrer kanalen. Til n? er st?vkornene eliminert med et eksternt filter.