Tölvu- og fjarskiptabylting tuttugustu aldarinnar byggði á rafeindatækni, sem gerði mönnum kleift að framleiða sífellt minni og minni rafrásir. Þessi smækkun gerði útreikninga sífellt hagkvæmari og opnaði þannig ný og ný hagnýtingarsvið, með tilheyrandi hagvexti. Á síðustu tíu árum hefur nýtt svið vísindanna verið að vaxa úr grasi. Örstraumtækni (e. microfluidics) gengur út á að beita smækkunargaldri rafeindatækninnar á vökvarásir. Heppnist galdurinn mun það hafa í för með sér sambærilega byltingu í líf-, lyfja- og lækningatækni á 21. öldinni.
Örstraumtæknirás til rannsókna á próteinvíxlverkunum. Lituðu línurnar eru stýrirásir, sem stjórna lokum og dælum, og stýra efnablöndum gegn um ólituðu rásirnar. (Mynd S. Maerkl).
|
Tölvu- og fjarskiptabylting tuttugustu aldarinnar byggði á rafeindatækni, sem gerði mönnum kleift að framleiða sífellt minni og minni rafrásir. Þessi smækkun gerði útreikninga sífellt hagkvæmari og opnaði þannig ný og ný hagnýtingarsvið, með tilheyrandi hagvexti. Smærri rásir taka minna pláss, geta reiknað hraðar og nota minni orku, sem er ekki síst mikilvægt. Örgjörvar í tölvum nútímans innihalda 100 milljón smára (e. transistors) á flögu sem er aðeins nokkrir millimetrar á kannt og farsímarnir okkar hafa tölvur sem skáka fyrstu ofurtölvunum. Á síðustu tíu árum hefur nýtt svið vísindanna verið að vaxa úr grasi. Örstraumtækni (e. microfluidics) gengur út á að beita smækkunargaldri rafeindatækninnar á vökvarásir. Heppnist galdurinn mun það hafa í för með sér sambærilega byltingu í líf-, lyfja- og lækningatækni á 21. öldinni.
Maðurinn er að mestu leyti fljótandi. Um sjötíu prósent af massa hvers manns er vatn. Svipaða sögu er að segja af öðrum lífverum. Það er því ekki tilviljun að líffræðingar og læknar eru sífellt að sulla með vökva í tilraunaglösum. Venjuleg tilraunaglös hafa rúmmál sem mælt er í millilítrum (t.d. 10 og 50 millilítra), en einn millilítri svarar til tenings sem er einn sentimetri á kannt. Örstraumtæknin fjallar um vökvarúmmál af stærðargráðunni nanólíter, þ.e. einn milljónasta úr millilítra.
En hvað vinnst við þessa smækkun vökvakerfa? Í fyrsta lagi sparast gríðarlegt magn efna. Það er ekki lítill sparnaður í því fólginn að geta gert sömu tilraunina með aðeins einum milljónasta af hráefnunum. En það er samt ekki aðalatriðið hér. Stóra málið er að með smækkuninni kemst heil rannsóknastofa á flögu á stærð við smápening (e. lab on a chip). Örstraumtæknin býr yfir leiðum til þess að blanda, hita, kæla og mæla vökva á sjálfvirkann hátt á nanólítraskala. Margar þessar aðferðir byggja á þeirri staðreynd að eðlisfræði vökva á nanólítraskala er mjög frábrugðin straumfræði venjulegra kerfa. Í örstraumrásum yfirgnæfir seigja vökvans tregðu hans og því eru iðustraumar (e. turbulence) ekki vandamál, en þeir eru oft takmarkandi þáttur við hönnun á stórsæjum vökvakerfum. Annar eiginleiki örstraumrása er að hlutfall yfirborðsflatarmáls og rúmmáls mjög hátt. Áhrif yfirborða eru því mjög mikil og hægt er að hagnýta sér það á ýmsa lund, t.d. með dælum sem byggja aðeins á hárpípukröftum.
Möguleikinn á að byggja ýmis mælitæki inn í slíkar örlitlar rannsóknastofur opnar svo aftur alveg nýjar víddir. Með því að beita bæði örstraumtækni og rafeindatækni er hægt að koma tölvu með í spilið. Hún getur stjórnað vökvaaðgerðum á flögunni og reiknað út úr mæligögnunum. Rannsóknatæki sem áður fylltu heilu herbergin gætu komist fyrir í vasa manns og gætu jafnvel orðið svo ódýr í framleiðslu að þau yrðu einnota, líkt og sprautunálar. Slík tæki yrðu auðvitað bylting við sjúkdómsgreiningar, ekki síst í fátækum löndum, þar sem skortur á lækningatækjum er viðvarandi vandmál.
- Örstraumtækni - 5. janúar 2006
- Bókamerki endurbætt - 7. desember 2005
- Hvernig þú getur komist hjá því að lesa tölvupóstinn þinn á forsíðu Fréttablaðsins - 6. október 2005