Timothy Leighton - Timothy Leighton

Timothy Leighton

Profesor Timothy Leighton FREng FRS.jpg
Timothy Leighton na přijímacím dni Royal Society v Londýně, červenec 2014
narozený
Timothy Grant Leighton

( 1963-10-16 )16.října 1963 (věk 57)
Blackburn , Lancashire
Vzdělávání Hevershamské gymnázium, Cumbria
Alma mater University of Cambridge (MA, PhD)
Známý jako Akustická bublina
Ocenění
Vědecká kariéra
Pole
Instituce
Teze Zesilovačové studie sonoluminiscence s aplikací pro bezpečné použití lékařského ultrazvuku  (1988)
webová stránka Southampton .ac .uk /strojírenství /asi /personál /tgl .stránka

Timothy Grant Leighton FRS FREng FMedSci (narozen 16. října 1963) je profesorem ultrazvuku a podvodní akustiky na univerzitě v Southamptonu . Je hlavním vynálezcem společnosti Sloan Water Technology Ltd. , společnosti založené na jeho vynálezech. Je akademikem tří národních akademií. Vyučen z fyziky a teoretické fyziky, pracuje napříč fyzikálními, lékařskými, biologickými, sociálními a oceánskými vědami, dynamikou tekutin a inženýrstvím. V roce 1992 nastoupil na Institut výzkumu zvuku a vibrací (ISVR) na University of Southampton jako odborný asistent podmořské akustiky a ve stejném roce dokončil monografii The Acoustic Bubble . Ve věku 35 let mu byla udělena osobní židle a je autorem více než 400 publikací.

Vzdělávání

On byl vzděláván na Heversham gymnáziu, Cumbria a Magdalene College, Cambridge, kde studoval přírodní vědy tripos a udělen dvojitý první třídu bakalářský titul s vyznamenáním z fyziky a teoretické fyziky v roce 1985, získání doktorátu v roce 1988 v Cavendish Laboratory , Univerzita v Cambridge. Po doktorátu získal stipendia pro starší a pokročilé výzkumy na Magdalene College v Cambridgi financované Radou pro výzkum inženýrských a fyzikálních věd (EPSRC).

Ranná kariéra

V roce 1992 nastoupil na Institut výzkumu zvuku a vibrací (ISVR) na University of Southampton jako odborný asistent podmořské akustiky a ve stejném roce dokončil monografii The Acoustic Bubble . Ve věku 35 let mu byla udělena osobní židle .

Výzkum

Založil a vede dvě výzkumné organizace, které založil ( Global-NAMRIP a HEFUA ), je ředitelem a hlavním vynálezcem společnosti Sloan Water Technology Ltd. a intenzivně hovoří se školáky, veřejností a rádiem a videem.

Jeho výzkum pokrývá lékařské, humanitární a environmentální vědy, počínaje základní matematikou a konče inženýrskými aplikacemi. Jeho výzkumné zájmy zahrnují akustickou oceánografii , antimikrobiální odolnost , biomedicínský ultrazvuk , zachycování a ukládání uhlíku , změnu klimatu , dekontaminaci , infekce získané v nemocnicích , mořskou zoologii , dynamiku tekutin , ultrazvuk a podvodní akustiku . Oblasti, jako je čištění studenou vodou, zvuk ve vesmíru, ultrazvuk ve vzduchu, BiaPSS, TWIPR a pasivní akustické litortripické monitorování, posunuly průkopnický výzkum technologie měnící hry. na rozdíl od přírůstkového výzkumu, který je publikován, ale nedosahuje společenského prospěchu:

... Musíme pracovat s přísností, představivostí a úžasem, neomezeni umělými hranicemi stanovenými názvy oborů, historií projektů, ve kterých jsme dříve pracovali, nebo tendencí sponzorů věřit, že mohou vybírat vítěze , nebo především vírou, že musíme skočit k řešením, když jsme dosud nevnímali skutečný problém. Když pak nakonec najdeme řešení, musíme mít vůli to prosadit až do konce, abychom pomohli druhým, a ne jednoduše publikovat v očekávání, že někdo za nás práci dokončí.

Pracoval jako součást týmu, který zkoumal, zda zvuky vytvořené člověkem mohou nepříznivě ovlivnit bentické druhy (mořský život, který obývá mořské dno). Tyto druhy byly ve studiích o tom, jak zvuky vytvořené člověkem ovlivňují velryby, delfíny a ryby, přehlíženy: pro bentické druhy je daleko těžší přemístit se od nepříznivých zvuků než pro tyto jiné mobilnější druhy. Kromě toho hrají bentické druhy klíčovou roli ve zdraví mořského sedimentu , jeho přeměně a zabraňují jeho stagnaci a jsou klíčové pro zdraví pobřežního mořského prostředí.

Spolu s dalšími týmy vyvinul metody k posouzení, které druhy ryb jsou nejvíce ohroženy hlukem způsobeným člověkem v oceánech, a kvantifikoval takový hluk z lodní dopravy. Otočil problém na hlavu a spolupracoval s dalšími týmy na tom, jak použít zvuk jako „podvodní akustické strašáky“ k odvedení ryb z oblastí člověkem způsobeného nebezpečí. K tomu může dojít například tam, kde průmysl získává chladicí vodu z řek používaných jako migrační cesty ohrožených druhů (mláďata úhoře evropského jsou dostatečně štíhlá na to, aby je tok protáhl přes mřížky umístěné nad takovými body těžby). (klíčový spolupracovník: Paul White)

NAMRIP a Global-NAMRIP

Globální síť pro antimikrobiální rezistenci a prevenci infekcí (Global-NAMRIP) je multidisciplinární výzkumný tým složený ze stovek výzkumníků a koncových uživatelů na čtyřech kontinentech, včetně inženýrů, chemiků, mikrobiologů, vědců z oblasti životního prostředí, veterinárních a humánních lékařů, kliniků, kteří přispívají k mezinárodní a národní pokyny pro antibiotika pro stanovené podmínky, odborníci na potraviny, etiku a právo, zásadně propojené s ekonomy, geografy, zdravotníky a odborníky z jiných společenskovědních oborů, aby poskytly skutečně propojený přístup k antimikrobiální rezistenci (AMR) a prevenci infekcí ( kompenzace ztráty rozmanitosti ve výzkumných týmech farmaceutického průmyslu). Jak řekl Leighton na konferenci NAMRIP 2016:

... Dokud nebudou nalezena preventivní opatření (a nikdo na světě v současné době neví, jaká to budou), AMR do roku 2050 (prostřednictvím hovorového „vzestupu superbugů“) zabije více lidí než rakovinu a bude stát světovou ekonomiku více než je současná velikost globální ekonomiky. Nebudeme schopni uživit svět, pokud nezbavíme náš potravinářský průmysl závislosti na antibiotikách; běžné lékařské postupy (menší operace, porod) se stanou výrazně nebezpečnějšími; a pokroky v léčbě (jako je léčba dětské leukémie) se obrátí.

Společnost Global-NAMRIP byla zřízena za účelem hledání takových řešení a zmírňování, se zvláštním důrazem na hledání alternativ k často uváděné cestě prostého financování farmaceutických společností k výrobě více antibiotik. Podle New Scientist:

... Podíval jsem se na to všechno a uvědomil jsem si, že i kdyby existoval miliardový fond na nová antibiotika, problém to nevyřeší; mohlo by nám to prostě koupit další dekádu. Potřebujeme nový přístup - skokovou změnu, jako ta, kterou nám antibiotika poskytla při prvním vstupu.

... V mnoha částech světa, změna klimatu a záplavy, války, korupce, politika, přijatá moudrost, tradice a náboženské praktiky a dodávky paliva a peněz, hrají mnohem větší roli v potravinách, vodě, zpracování odpadu, zdravotní péče a transport mikrobů z jednoho hostitele do druhého, než to dělají výstupy farmaceutických společností. Katastrofy dvojčat jsou globální a jejich příčiny také. Řešení leží na vědcích a inženýrech, aby vyvinuli nové technologie a začlenili nové postupy do veřejnosti a pracovní síly; leží s farmáři, instalatéry, administrativními pracovníky, pracovníky vodovodu a kanalizace, praktickými lékaři, maloobchodníky s potravinami, inovátory v podnikání ... skutečně většinou z nás. A lžou s těmi, kteří jsou zodpovědní za formování chování po celém světě - nejen s farmaceutickými společnostmi.

Global-NAMRIP vytváří nové výzkumné týmy, zadává nový výzkum, spolupracuje s průmyslem při zavádění řešení pro společnost a spolupracuje s veřejností a tvůrci politik za účelem dosahování, vzdělávání a dialogu. Oceněné programy veřejné angažovanosti a zapojení tvůrců politik, které Leighton vymyslel a vede, byly v Parlamentu zmíněny náměstkem ministra zdravotnictví 16. listopadu 2017. Leighton se obrátil na Parlamentní a vědecký výbor ohledně svého přístupu k řešení hrozby AMR.

Global-NAMRIP podporuje zejména země s nízkými/středními příjmy neziskovými intervencemi, například iniciativami v městské a venkovské Ghaně (infekce je primární příčinou úmrtí ve venkovské Ghaně). V Ugandě v roce 2019 se setkali členové Global-NAMRIP z Ugandy, Libérie, Malawi, Keni, Ghany, Etiopie a Velké Británie, aby poprvé porovnali národní strategie AMR svých zemí a sdíleli osvědčené postupy. Setkání mělo rovněž významný dopad na vzdělávání, podporu mladých inovátorů a reagovalo na žádost ugandského ministra zdravotnictví, aby pro něj sepsala „Kampalskou deklaraci o AMR“.

Zdravotní účinky ultrazvuku ve vzduchu

Zdravotní účinky ultrazvuku ve vzduchu (HEFUA) byly založeny s cílem zmapovat rostoucí používání ultrazvuku na veřejných místech a prozkoumat, zda má toto zvýšení na některé lidi nepříznivé účinky (po šetření, které ukázalo, že používání ultrazvuku na veřejnosti míst se zvyšuje a že pokyny byly před zprávou za rok 2016 nedostatečné).

Zpráva z roku 2016, která poprvé nastolila problémy, byla v prvních 2 letech stažena více než 20 000krát z webových stránek Královské společnosti, což vedlo k žádostem o pokračování, speciálnímu vydání časopisu a četným konferenčním zasedáním po celém světě, protože tento význam téma bylo realizováno. Vědci, inženýři a veřejnost po celém světě nyní zaznamenávají polohu a typ zařízení, které vydává ultrazvuk. Leighton se stal uznávaným světovým odborníkem na takovéto veřejné expozice a na tvrzení o „zvukových útocích“ na zaměstnance amerického velvyslanectví na Kubě a v Číně. Jeho odborné znalosti o účinku ultrazvuku ve vzduchu na člověka poskytly vědecký základ, který citoval Giles Watling MP (Clacton, konzervativní) v Návrhu na povolení předložit návrh zákona (trvalý rozkaz č. 23) na „Zařízení, která se loudají“ (Nařízení) “(17. července 2018, svazek 645, 14:16).

Mimozemská akustika

  • Předpovídání zvukových scén jiných světů a toho, jak by je bylo možné nejlépe využít pomocí akustických zařízení, vedlo k použití zařízení pro planetária při výuce o jiných světech a ukázalo, jak je zapotřebí pečlivý výpočet, aby se předešlo chybám při používání akustických senzorů v jiných světech.

Akustika mořských savců

Leightonovo vysvětlení toho, jak keporkaky používají zvuk při krmení v bublinových sítích, je nyní základním vysvětlením na velrybářských výletních lodích. Vysvětlil, jak se delfíni mohou echolokovat při výrobě bublinových sítí k lovu, což je proces, který by měl oslepit jejich sonar.

Vynálezy

Lékařství a zdravotnictví

Leighton vynalezl systémy pro:

  • detekce onemocnění kostí (včetně osteoporózy).
  • monitorování účinnosti terapie ledvinovými kameny (vynález, který získal v roce 2008 ocenění „Medical & Healthcare“ od „The Engineer“ s klíčovým spolupracovníkem: Guy's and St Thomas 'NHS Foundation Trust ).
  • řešení pro injekční jehly bez jehly pro osoby trpící migrénou (prodáno více než 1 milion).

a pomáhal Ústavu pro výzkum rakoviny s technologií pro monitorování nádorové terapie (2010).

V děloze byly skenovány dvě miliardy lidí podle pokynů, které pomohl spoluautorem pokynů Světové federace pro ultrazvuk v medicíně a biologii pro ultrazvukové skenování plodu.

Sloužil v pracovní skupině vlády Spojeného království v Poradní komisi pro podskupinu přenosných spongiformních encefalopatií nebezpečných patogenů a radil Agentuře pro ochranu zdraví a Mezinárodní komisi pro ochranu před neionizujícím zářením ohledně bezpečnosti ultrazvuku.

Další lékařské a zdravotnické vynálezy a průlomy jsou uvedeny níže pod Sloan Water Technology Ltd. , Global-NAMRIP a HEFUA .

Porovnání standardního sonaru a TWIPS při hledání cíle v bublinkové vodě. Převzato z

Humanitární

Leighton vynalezl:

  • radar pro detekci zakopaných výbušnin, skrytých odposlouchávacích zařízení a pro umístění obětí zasypaných katastrof (v lavinách, sesuvech půdy, zřícených budovách atd.)
  • jediný sonarový systém na světě, který je schopen detekovat objekty v bublinkové vodě (klíčové například pro ochranu služeb, nákladu a pomoc lodní dopravě v konfliktních zónách). - detekce min je často přetrvávajícím problémem dlouho po omezení konfliktu a návratu civilistů do bývalých konfliktních zón (klíčový spolupracovník: Paul White)
  • řada systémů pro detekci předmětů zakopaných v mořském dně

a ve spolupráci s Národním oceánografickým centrem prodávané společností Kongsberg pro archeologické a inženýrské účely. Různé spolupráce hledají způsoby, jak zajistit čistou vodu z odpadu v zemích s nízkými a středními příjmy, včetně mentorství mladých podnikatelů v Africe.

Metodika, kterou lze použít aktivní (červený) a pasivní (žlutý) sonar k detekci a kvantifikaci úniků z přírodních prosaků nebo zařízení pro zachycování a ukládání uhlíku, převzato z odkazu č.

Životní prostředí a bezpečnost

Leighton:

  • vymyslel a provedl experiment, který odhalil, že množství oxidu uhličitého rozpouštějícího se v oceánech bylo mnohem větší než hodnoty dříve používané při předpovídání změny klimatu a okyselování oceánů;
  • vynalezl technologii používanou agenturami pro ochranu životního prostředí a ropnými a plynárenskými společnostmi ke sledování podmořských úniků plynu z potrubí a z prosakování metanu podle jejich akustických emisí.
  • vymyslel teorii a metodiku, pomocí níž by sonar mohl být použit k monitorování a kvantifikaci úniků plynu ze zařízení pro zachycování a ukládání uhlíku v mořském dně. To bylo později zahrnuto jako součást rozsáhlých nadnárodních zkoušek na mořském dně Severního moře a jinde za účelem posouzení úniku
  • systémy hodnotí množství metanu v mořském dně. To je důležité pro posouzení potenciálu úniků z těchto zásob do moře a (případně) atmosféry (v mořském dně je v metanu pravděpodobně zachyceno více uhlíku než ve všech ostatních formách konvenčního fosilního paliva, ale jako skleník plynový metan je 20krát účinnější na molekulu než oxid uhličitý, takže posouzení toho, kolik je v mořském dně a kolik uniká do atmosféry, je klíčovým úkolem).
  • navrhla teorii a metodiku pro měření klíčových parametrů při přenosu atmosférického plynu mezi atmosférou a oceánem, která byla později zahrnuta do rozsáhlých nadnárodních zkoušek To je důležité pro modelování změny klimatu, protože přes 1000 milionů tun atmosférických přenosů uhlíku každý rok mezi atmosférou a oceánem.
  • Vynálezy přispívají k bezpečnosti nejsilnějšího pulzního spalačního neutronového zdroje na světě (1,3 miliardy dolarů) v národní laboratoři Oak Ridge v USA .

Sloan Water Technology Ltd.

Na konci osmdesátých let objevil Leighton nový ultrazvukový signál, který identifikoval jako důsledek povrchových vln na stěnách plynových bublin v kapalinách. Multidisciplinární výzkum v následujících deseti paralelních pracovních proudech změnil tento objev na Sloan Water Technology Ltd:

  1. Teorie, jak stimulovat tyto povrchové vlny;
  2. měření proudění a střihu kapaliny, které generují; teorie o tom, jak zvuk způsobuje, že bubliny vytvářejí trhliny;
  3. teorie pro akustiku v porézních materiálech (vedoucí k první teorii, která ukazuje, proč průchod ultrazvuku různými směry v lidském kotníku může monitorovat osteoporózu);
  4. první měření distribuce velikosti bublin na světě pro průmysl a v oceánské surfové zóně, což vedlo k oceánským měřením nezbytným pro předpověď klimatologického významu přenosu oxidu uhličitého mezi atmosférou a oceánem. Poskytla také techniky pro měření v průmyslových potrubích, které vedly k senzorům pro ropný a plynový průmysl, zachycování a skladování uhlíku, keramický a jaderný průmysl.
  5. měření proudění a střihu kapaliny z těchto povrchových vln; teorie o tom, jak zvuk způsobuje, že bubliny vytvářejí trhliny;
  6. akustické ztráty ve vodě obklopené ze všech stran vzduchem a obsahující mikroskopické přírodní částice;
  7. šíření zvuku po zakřivených sloupcích tekutiny a jak by to mohly usnadnit rohy;
  8. použití akustických impulzů ke zvýšení aktivity bublin;
  9. řízené generování bublin;
  10. jak tyto bubliny ovlivňují živé buňky a povrchy.

Těchto 10 proudů základního výzkumu představovalo znalosti, na kterých byla založena společnost Sloan Water Technology Ltd. V současné době vyrábí technologii pro čištění a změnu povrchů pomocí pouze studené vody, vzduchových bublin a zvuku (bez chemikálií a drog). To snižuje spotřebu vody a elektřiny, snižuje znečištění a má odtok, který je snadnější přeměnit zpět na pitnou vodu, a snižuje hrozbu „superbugů“.

Ocenění a vyznamenání

Leighton získal následující medaile a vyznamenání:

Medaile

Citace Patersonovy medaile z Fyzikálního ústavu z roku 2006 uvádí, že:

Příspěvek Timothyho Leightona je vynikající jak šířkou, tak hloubkou. Je uznávaným světovým lídrem ve čtyřech oblastech ... Přinesl více než 70 průkopnických pokroků, od zařízení, která se nyní používají v nemocnicích, až po první počet bublin na světě v surfovací zóně (zásadní pro naše chápání toku atmosféry a oceánu, pobřežních eroze a optimalizace vojenského sonaru ). Za těmito pokroky je přísná fyzika.

Ocenění

  • 2019 doktor věd, University of Cambridge
  • Cena Královské společnosti Lord Leonard and Lady Estelle Wolfson Foundation Translation Award for the StarHealer
  • ocenění StarStream za rok 2014 „Nejlepší nový produkt roku“
  • cena Ústavu chemického inženýrství 2012 za vodní hospodářství a zásobování
  • Cenu Royal Society Briana Mercera za inovace za rok 2011
  • cena „Lékařství a zdravotnictví“ od „ Inženýra “ za rok 2008
  • inaugurační Mezinárodní cena Medwina 2001 za akustickou oceánografii od Acoustical Society of America

Společenstva

Leighton je akademik tří národních akademií. V roce 2014 byl zvolen členem Královské společnosti (FRS). Jeho nominace zní:

Timothy Leighton se vyznačuje výzkumem akustické fyziky bublin, zejména jejich nelineárního chování ; za jeho vynálezy a objevy včetně měření bublin v surfovací zóně , potrubí a prosakování metanu ; pro monitorování litotrypsie rázovou vlnou , detekci onemocnění v injekci do spongiózní kosti a bez jehly; pro sonarové systémy, které překonávají maskování bublin a mnoho průmyslových aplikací. Jeho klíčová monografie Akustická bublina se stala primárním odkazem na fyzikální akustiku bublin.

V roce 2018 byl zvolen do Společenstva Akademie lékařských věd, citace pro „využití fyzikálních věd ve prospěch pacientů“ jako:

vynikající akademický vynálezce, jehož vedení v akustické fyzice bublin vedlo k vývoji nových zdravotnických prostředků a postupů. Jeho výzkum dominuje v oblasti akustických bublin od vydání jeho monografie v roce 1994 „The Acoustic Bubble“, která byla vydána ve věku 29 let. V tomto položil matematické základy, na nichž je podstatná část nedávné špičky byl založen výzkum ultrazvukových kontrastních látek, podávání léků a cílené ultrazvukové chirurgie. Má výjimečnou schopnost dodávat technická řešení problémů reálného světa od konceptualizace až po vývoj produktů, která zahrnuje pokročilé praktické znalosti strategie IP.

Leighton byl v roce 2012 zvolen členem Královské akademie inženýrství (FREng) za zásluhy o strojírenství a společnost. Byl zvolen Fellow na Fyzikálním ústavu (FInstP) v roce 2000, Fellowship of Institute of Acoustics v roce 1999, Fellowship of the Acoustical Society of America v roce 1998, a Fellowship of the Cambridge Philosophical Society v roce 1988. Je hostujícím členem institut pokročilých studií Loughborough University.

V roce 2018 se Mezinárodní institut akustiky a vibrací (IIAV), jehož nebyl členem, zavázal ke změně stanov a hlasování všech členů IIAV s cílem vytvořit novou hodnost Distinguished Fellow. Jedná se o nejvyšší hodnost pro jednotlivé členy IIAV tohoto mezinárodního orgánu a profesor Leighton byl příjemcem v jejím zahajovacím roce.

Terénní, televizní a rozhlasová práce

Společnost Leighton vyvinula a realizovala mnohonásobně oceněné informační kampaně pro veřejnost a povzbuzovala mladé muže a ženy, aby se zapojili do vědy a techniky a případně se věnovali kariéře, návštěvami školy, vědeckými veletrhy, výstavami, hrami a vystoupeními v televizi a rádiu. Jeho veřejnou angažovanost týkající se jeho vynálezu „Nejnebezpečnější hra na světě“, který navrhl, aby komunikoval s veřejností o problému superbugů a o tom, jak mohou chránit sebe a společnost, zmínil Steve Brine MP, Under- Státní tajemník pro zdravotnictví 16. listopadu 2017. IMDb a „Who's Who“ shromáždily příspěvky pro profesora Leightona. Ve své knize „Sonic Wonderland“ z roku 2014 popsal Trevor Cox profesora Leightona jako „Harryho středního věku“.

Reference

 Tento článek obsahuje text dostupný pod licencí CC BY 4.0 .