Projekt inom teknik och naturvetenskap

Hållbar utveckling får ta plats i styrningen av Region Gotland

Region Gotland fattade våren 2021 ett beslut om Regional utvecklingsstrategi 2040. Hållbar utveckling är centralt i strategin och den berör många på Gotland, inte minst organisationen själv, Region Gotland. Eftersom hållbar utveckling inte är integrerat i nuvarande styrmodell tänker man genom Teknikförvaltningen och i samarbete med involverade forskare utveckla, upprätta och driftsätta en hållbarhetsbudget för Teknikförvaltningen. Initiativet är ett pilotprojekt för hela Region Gotland som efter valet 2022 planerar att omarbeta och utveckla nuvarande styrmodell till att inkludera hållbar utveckling. Resultaten från projektet kommer att bidra till ökad kunskap om hållbarhetsstyrning – något som kommer att bli mer och mer centralt såväl för offentliga organisationer som för privata företag.

Nikotinpåsar: Optimering och nya möjligheter

Ett av de viktigaste globala målen som FN har satt är nummer 3 – god hälsa och välbefinnande. Denna studie ämnar vara en del i att tackla en av de största hälsoutmaningarna i samhället, nämligen användandet av tobaksprodukter. Det har gjorts uppskattningar att över 80% av världens 1,3 miljoner tobaksanvändare lever i låg- och medelinkomstländer. För att motverka tobakens negativa påverkan så mycket som möjligt finns det redan nu ett antal tobaksfria nikotinbaserade produkter på marknaden. Det finns dock också ett behov av att förbättra funktionen ytterligare, genom att optimera nikotinfrisättningen, detta för att minska abstinenssymptomen och minimera de negativa effekterna. Dessutom finns det möjlighet att undersöka om den sorts påsar som används under läppen skulle kunna användas också för andra ändamål inom Life Science. Denna studie kommer att titta på de komplexa förhållanden som existerar mellan nikotin, mikrokristallin cellulosa (ett viktigt hjälpämne vid formulering av nikotin och andra läkemedel) och fukt. Projektet kommer även undersöka trender inom produktutveckling med mikrokristallin cellulosa genom att bland annat kartlägga patent inom området.

Avancerad analys av nanokristaller på atomär skala för industri och tillämpad solcellsforskning

Nya förbättrade material lägger ofta grunden till stora tekniksprång. Perovskiter, en strukturklass med många tillämpningar, och metallkarbider, förekommande inom pulverstålsteknologi, har båda gemensamt att kvaliteten på kristalliseringen är central för materialens funktion. Detta har betydelse vid exempelvis produktionen av metallverktyg och av solceller. I projektet kommer kristalliseringsmekanismen och dess inverkan på storlek, funktion och kvalitet att undersökas.

I forskningen används Ångströmlaboratoriets avancerade analysutrustning, som TEM, XRD och jonstråleanalys. Genom ökad teoretisk kunskap om kristallbildning på nanonivå kan 3D-printning av pulverstål samt tunnfilmsdeponering av perovskiter styras för att uppnå önskad kristallstruktur och egenskaper.

Den ökade kunskapen leder till reducerad energi- och materialåtgång under produktionen samt ett minskat klimatavtryck.

Växande bakteriekulturer studeras på nytt sätt i kampen om att rädda liv

Snabb och optimal antibiotikabehandling för patienter i behov räddar både liv och motverkar antibiotikaresistens. Att få rätt diagnos och behandling är en kamp med tiden. Automatiserad analys av mikroskopibilder från levande bakteriekulturer är ett kraftfullt verktyg för att visualisera bakterietillväxt.

Detta projekt kommer att undersöka hur mycket det finns att vinna på att använda multispektrala bilder vid denna typ av antibiotikakänslighetstestning. Projektet förväntas visa att användningen av multispektrala mikroskopibilder för att kvantifiera bakteriella tillväxtmönster kan på ett snabbare sätt kan avgöra om en patients bakterier är resistenta mot en viss behandling, samt tidigare och mer exakt särskilja bakterier av olika arter. Ett sådant utfall skulle sannolikt bidra till ännu bättre lösningar för infektionsdiagnostik och även till metodutveckling inom forskningen om bland annat cancerläkemedel.

Självlysande tunnfilmsmaterial för effektivt avdödande av bakterier och virus

Vidareutveckling av metoder för att skapa material med stora variationer i sammansättning, och därigenom optimera materialets egenskaper, är viktigt för många olika forskningsfält och industrier. Framsteg inom tunnfilmsteknik kan också spela en viktig roll för att förhindra framtida pandemier.

I projektet ska nya metoder för att skapa material till nästa generations UV-ljuskälla studeras. Ultraviolett ljus är inom ett avgränsat våglängdsområde starkt bakterie- och virusdödande. Projektets syfte är en första verifiering av möjligheten att använda tunnfilmsteknik för att skapa självlysande material som kan optimeras för bakterie- och virusavdödning.

Målet är ljuskällor med högre energieffektivitet, längre hållbarhet och anpassningsbara egenskaper, till exempel anpassade våglängdsintervall för avdödning av olika typer av mikrober.

Formell verifiering av modulär mjukvara med användning av domänteorier

Utveckling av programvara för säkerhetskritiska system, som till exempel järnvägssignalsystem, är kostsam då den kräver omfattande åtgärder för kvalitetssäkring.

Formella metoder är en teknik som reducerar kostnaderna och ökar tillförlitligheten vid kvalitetssäkringen. Det är en teknik som används redan idag och som genom att utvecklas ytterligare kan bidra till ökad säkerhet och minskade kostnader i infrastrukturprojekt.

Projektet syftar till att utveckla nya metoder för formell verifiering av modulär programvara och kontroll av konfigurationsdata med hjälp av domänteorier och matematiska modeller av den verklighet som programvaran arbetar med.

Skyddande lager ska göra smarta fönster ännu smartare

I smarta fönster används elektrokromism (EC), en energibesparande teknik som gör det möjligt att kontrollera värme- och ljusinsläpp. En byggnad med smarta fönster kan därför avsevärt minska sin energiförbrukning, och därmed kostnaden, för kylning, luftkonditionering och belysning. Ett ytterligare plus är att inomhuskomforten kan öka.

Smarta fönster har funnits på marknaden ett tag men har ännu inte slagit igenom på bred front. En springande punkt för kommersiell framgång är produktkvaliteten. I smarta fönster finns elektrokromiska enheter bestående av dynamiska material i flera tunna lager och det finns fortfarande olösta problem som handlar om kompatibilitet mellan dessa lager, vilka i slutändan minskar prestandan. Det kan röra sig om nötning, mörka fläckar och sprickor.

I detta projekt kommer Ilknur Bayrak Pehlivan, forskare vid Institutionen för materialvetenskap i samarbete med Sisecam, som är den största planglastillverkaren i Europa, att ta fram skyddande skikt av oxidtunnfilm för beläggning på de elektrokroma lagren av nickel- respektive volframoxider som omsluter polymerelektrolytlagret i en EC-enhet.

Projektet syftar till att bidra med ny kunskap inom området skyddande lager och förbättra prestandan och hållbarheten i EC-system. Projektet kommer att ligga till grund för forskning om multifunktionella EC-enheter, som utöver kontroll av värme- och ljusinsläpp kan lagra och producera energi, vilket är ett område av allt större intresse inom såväl den akademiska forskningen som inom industrin. Sammantaget kan projektet i förlängningen bidra till att realisera den enorma potential till energibesparing som EC-tekniken kan innebära i moderna byggnader.

Implementeringsbädd 2020

Hjälpmedelsverksamheterna i Sverige behöver bli bättre på att införa nya tjänster och produkter för att möta användarnas behov nu och framöver. Det finns både starka demografiska och ekonomiska drivkrafter till att förverkliga den innovationspotential som finns.

Implementeringsbädd 2020 är ett projekt som leds av Klas Palm, forskare vid institutionen för samhällsbyggnad och industriell teknik i samverkan med Dalarnas Hjälpmedelscenter och som tar sig an utmaningen med implementering av innovativa lösningar i hjälpmedelsverksamheter, ur såväl ett praktiskt som teoretiskt perspektiv. Inom ramen för projektet ska den organisatoriska förmågan att implementera tekniska innovationer stärkas, implementeringsprocesser utvecklas samtidigt som implementering av innovativa lösningar ska påbörjas inom områdena preventivt arbete med trygghetsskapande teknik, interventioner på distans samt fallpreventiv teknik.

Att öka förståelsen för implementeringsproblematik i komplexa organisationer är av värde för bättre och mer kostnadseffektiv hälso- och sjukvård både nationellt och internationellt. Inom projektet finns förutsättningar att sprida den kunskap som skapas till andra regioner och verksamhetsområden samt att bidra till den akademiska innovationsforskningen.

Gör läkemedelskedjan säkrare för patienter

Patienter på sjukhus får läkemedel utifrån ordination i journalsystem, vilket innefattar en kedja av kritiska steg som vid svenska sjukhus idag helt bygger på manuell kontroll utan stödsystem.

Inom Region Uppsala planeras, i och med detta samverkansprojekt, Sveriges första införande av ett digitalt stöd för farmaceutisk validering, där läkemedelsordinationer integreras med relevant data från den elektroniska patientjournalen. Det skapar en så kallad sluten läkemedelsloop där ingen manuell överföring av information är nödvändig eller ens möjlig, vilket eliminerar risken för mänskliga fel och medför säkrare läkemedelsbehandling och därmed ökad patientsäkerhet.

Från Uppsala universitet bidrar Thomas Lind och Åsa Cajander vid institutionen för informationsteknologi med kritiskt expertkunskap för projektets genomförande i form av mångårig erfarenhet av aktionsforskning och djupa kunskaper om införande av IT-system i vården.

Projektet ger forskarna möjlighet att fördjupa kunskaperna kring implementation med särskilt avseende på införande av IT i vården. Med denna förstudie tas ett viktigt steg framåt i Region Uppsalas digitala omvandling och eftersom det journalsystem som används i regionen har en mycket stor användning i resten av landet har goda lösningar mycket stor potential att kunna skalas upp och spridas till fler vårdgivare.

Kunskapslyft om jord som nöter

Inom jordbruket finns en ständig strävan efter ökad effektivisering. Utgångspunkten för samarbetet mellan Urban Wiklunds forskargrupp vid institutionen för materialvetenskap och bolaget Väderstad Components är att ökad kunskap om nötning av maskindelar som arbetar och slits i jorden kan bidra i en sådan utveckling. Slittåligare delar leder till längre livslängd, minskar tid och kostnader för att ersätta slitdelar och håller redskap effektiva längre tid.

Genom att detaljstudera nötningsmekanismer på slitdelar från fält, utvärdera befintliga provningsmetoder och genomföra kompletterande fälttest hoppas samarbetsparterna tillsammans kunna validera företagets labbmetod för nötningstakt som ett första praktiskt resultat.

Detaljerade studier i svepelektronmikroskop (SEM) för ökad förståelse av nötningsprocesser är ett specialområde vid Uppsala universitet men till skillnad från sten och grus som nöter har forskargruppen i tribologi hittills inte studerat jord.

Projektet ger därför forskarna möjlighet att fördjupa sig i ett nytt område för att kunna bidra med ny tribologisk förståelse till nytta för fortsatt forskning och nya tillämpningar för det moderna jordbruket. Dessutom förväntas projektet bidra till ett avsevärt kunskapslyft kring hur olika typer av jordar inverkar på slitdelarnas nötning i bred bemärkelse.

Ny teknik för att bättre skörda solenergi utvärderas experimentellt

En ny teknik som avsevärt kan öka el- och värmeproduktionen från solstrålning är under utveckling i labbet hos Ilia Katardjiev, professor i fasta tillståndets elektronik vid institutionen för elektroteknik.

Det handlar om en ny designprincip för att effektivt koncentrera både diffussolljus och direkt solstrålning, som möjliggör en avsevärt högre nyttjandegrad av solceller än dagens tillgängliga tekniker.

Genom ett samarbete med bolaget PlasticProdukter ska nu tekniken experimentellt demonstreras och utvärderas. Bolagets expertkunnande inom optiska material och -tillverkningsmetoder är centralt för genomförandet.

Aktiviteterna i projektet kretsar kring val av material och lämplig tillverkningsmetod samt design, tillverkning och karakterisering av optiska komponenter. Prestanda, tillverkningsvolym och tillverkningskostnad är samtliga viktiga parametrar i vidareutvecklingen av tekniken.