Eesti teadlased leiutasid pehme mootori

Selline näeb välja kileriba, mis suudab end elektrivoolu mõjul hoogsalt painutada. Foto: Alo Lõhmus

Iseliikuv kileriba võib avada tulevikus tee uudsete kunstlihaste tootmisele. See on üks leiutistest, millele eestlased taotlevad patenti nii Euroopas kui ka USAs.

See näeb välja nagu täiesti tavaline pehmest materjalist ribakene, sentimeeter lai ning viis-kuus sentimeetrit pikk. Ka juhtmed ja klemmid, mis riba külge on ühendatud, pärineksid justkui noore elektrooniku konstruktorist. Ent kui Tartu Ülikooli tehnoloogiainstituudi arukate materjalide ja süsteemide labori teadur Urmas Johanson voolu sisse lülitab, hakkab riba end… liigutama. Ta sõna otseses mõttes vehib vasakule ja paremale nagu konnakullese saba. Mida kõrgemaks muutub pinge, seda hoogsamalt ribake end lehvitab.

Tegu on Tartu Ülikooli teadlaste leiutisega, millest võib välja kasvada tulevikutehnoloogia kunstlihaste loomiseks – juhul kui teadlastel jätkub loovat vaimu, kui ülikoolil leidub arendustööks vajalikku raha ning kui kõigele lisaks soosib ettevõtmist ka õnn. Sest ehkki riba vehib üsna muljetavaldavalt (ta suudab painduda 90-kraadise nurga alla ning mõned võimsamad eksemplarid jaksavad liigutada juba kümnete grammide raskust koormat), pole ribakeses ühtki mootorit.

Enamgi veel: seda riba võib lõikuda ükskõik kui väikesteks või mis tahes kujuga tükkideks, iga tükk säilitab siiski võime end elektrivoolu toel liigutada.

«Liigutavat materjali on lihtne poole väiksemaks teha, mootori väiksemaks muutmine on aga alati keeruline,» toob Johanson esile leiutise vaieldamatu eelise.

Mis imejõud siis ribakeses peitub? Tegu on mitmekihilise kileribakesega, mille kihtide vahel on ioonvedelik või koguni tavaline, absoluutselt puhtaks destilleeritud vesi. Ribakest katab õhuke kullakiht, seda mööda kulgeva elektrivoolu mõjul hakkavad ioonid vedelikus liikuma ning sunnivadki plastiku painduma.

«Me suutsime ühe ja sama riba sisse ehitada nii täituri kui anduri,» selgitab tehnoloogiainstituudi polümeersete materjalide tehnoloogia professor Alvo Aabloo. Täituri all peab ta silmas kile liigutamisvõimet, anduri all aga kileriba võimet tajuda oma liigutuste ulatust. Viimane on lihase töö imiteerimiseks äärmiselt oluline: ka näiteks kinnisilmi kätt liigutades tajume ju üsna täpselt, kui kaugele või kõrgele me seda sirutame.

See iseliikuv ning tundlik elektroaktiivne polümeermaterjal  on üks seitsmest patendist, mida Tartu Ülikool praegu USAs taotleb (ühte neist koostöös Tallinna Tehnikaülikooliga). Kaks patenti on USAs juba kaitstud – nendeks on piimhappebakter ME-3, ärilises mõttes Tartu Ülikooli kõige edukam leiutis, ning piimhapet tootev bakter SIM-7. Patenteeritud või patenteerimisel leiutisi on Tartu Ülikooli patendiportfellis kokku 34, Tallinna Tehnikaülikooli omas 60.

Tartu Ülikooli ettevõtlussuhete ja innovatsiooni juht Erik Puura hindab, et 34 patenteerimisväärilist leiutist tähendab klassikalisele ülikoolile meie teaduse finantseerimist arvestades head Euroopa taset, pealegi on kõik leiutised läbinud tiheda sõela – lõivusid on mõtet maksta siis, kui on tõenäoline, et leiutis ka kasutusele tuleb.

«Ülikoolide roll patentide hankimisel erineb suurte tehnoloogiafirmade omast,» selgitab ta. «Näiteks Nokial või Ericssonil on portfellis kümneid tuhandeid patente, et oma tooteid arendada ja vajadusel ka kaitsta. Ülikoolile tähendab patenteerimine peamiselt märguannet firmadele võimalikuks koostööks ning oma maine tugevdamist.»

Kui patenteeritud leiutis osutub tööstuslikult huvipakkuvaks, tuleb kõne alla selle tootmisse juurutamine litsentsi müümise, spin-off-firma asutamise või lepingulise koostöö korras mõne huvitatud ettevõttega.

Just selline saatus ootab edu korral ka kunstlihast. Professor Aabloo selgitab, et tööstusliku huvi äratamiseks tuleb nüüd luua ka vabrikuliinil tootmiseks sobiv mudelilahendus, sest laboris valmis meisterdatud kohmakad näidised kapitaliste veel ei veena. Teiseks tuleb leida kuldne kesktee lihase liigutuste kiiruse ja jõu vahel (praegu kipub olema nõnda, et jõu lisades kahaneb liigutuse kiirus ja vastupidi).

«Aga kui hästi läheb, võib sellest kunagi saada kunstlihaseid, mida on võimalik organismi siirdada,» loodab Aabloo. Teise tulevikunägemusena võib ette kujutada ka vaikselt liikuvaid masinaid, mis veeremise või astumise asemel pigem sirutuvad edasi.

Eesti ülikoolides kuuluvad tööülesannete käigus loodud intellektuaalomandi varalised õigused ülikoolidele kui tööandjatele ning ülikoolid tegelevad aktiivselt leiutiste kaitse ja turundusega, seejuures on eduka turunduse korral teadlastele loodud tingimused väga head – Tartu Ülikoolis näiteks läheb 65 protsenti leiutise litsentsituludest otse teadlastele.

Leiutisest ülikoolile teatamiseks tuleb teadlasel täita spetsiaalne vorm. Puura sõnul on leiutamistegevus Tartu Ülikoolis hoogustunud: viimase kolme kuu jooksul on laekunud juba kuus täidetud vormi.

Leiutised

Valik Eesti ülikoolide rahvusvahelisi patente ja patenditaotlusi

TARTU ÜLIKOOL

•    Bakter SIM-7, mille abil saab põllumajandustoodangust (nt teraviljast) toota piimhapet – Eesti, Vene, USA, Hongkongi, Jaapani patent.

•    Bakter ME-3, ainus nn probiootiline bakter maailmas, mis hävitab inimorganismis kahulikke mikroobe ning avaldab organismile kasulikku antioksüdantset mõju – Eesti, Vene ja USA patent, Euroopa patenditaotlus.

•    Proteiinkinaasi fluorestsents-sond, mille abil saab määrata näiteks aine sobivust ravimikandidaadiks – Eesti, Euroopa, Jaapani, USA, India patenditaotlus.

•    Hiir, kelle genoomist on välja lülitatud volframiini geen, mistõttu hiir on pidevas ärevusseisundis. Sellise hiire abil saab uurida ärevusvastaste ravimite toimet –  Euroopa ja USA patenditaotlus.

•    Meetod kirglikku magusaarmastust tekitava geeni tuvastamiseks inimesel, et anda patsiendile võimalus teadlikult oma dieeti kujundada ning rasvumist vältida – Eesti ja USA patenditaotlus.

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL

•    Meetod ja seade depressioonihäire määramiseks aju bioelektromagnetiliste signaalide mõõtmise teel – USA patenditaotlus.

•    Kartuliviiruse A kattevalgul põhinev melanoomivastane vaktsiin ja selle kasutamine – USA patenditaotlus.

•    Kartuliviiruse A baasil loodud vaktsiin melanoomi raviks – rahvusvaheline patenditaotlus.