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Apple-Patent zeigt automatische Lautstärkeregelung

Computer, TV, Medien

Apple-Patent zeigt automatische Lautstärkeregelung
Handysensoren reagieren auf Abstandsänderung zum User-Ohr
 
iPhone: Automatische Lautstärke in Entwicklung (Foto: flickr.com/Skatter Tech)

Alexandria/Cupertino (pte001/31.05.2013/06:00) – Während die Internet-Community angesichts des kommenden iPhone 5S und des angekündigten neuen Apple-Betriebssystems iOS7 mit wilden Spekulationen beschäftigt ist, feilt der Konzern aus Cupertino auch abseits der allgemeinen Gerüchteküche an neuen, kreativen technologischen Konzepten. Neuester Streich der hauseigenen Ingenieure ist ein Feature, das die Lautstärke und Frequenz von Telefongesprächen automatisch an die jeweilige Gesprächssituation der User anpasst. Wie ein aktuell veröffentlichter Patentantrag beschreibt, der dem United States Patent and Trademark Office (USPTO) http://uspto.gov vorliegt, ist dabei der Abstand des Handys zum Ohr des Nutzers entscheidend.

"Die Gesprächslautstärke ist ein wichtiger Faktor, wenn es um die insgesamte Gesprächsqualität geht", stellt Rafaela Möhl, Pressesprecherin beim Online-Tarifberater teltarif http://teltarif.de , gegenüber pressetext klar. Ob diese eher laut oder leise einzustellen sei, hänge stets von der konkreten Situation ab. "Je nach Gesprächspartner ist die Lautstärke oft sehr unterschiedlich. Auch bei störenden Hintergrundgeräuschen muss der Lautstärkepegel vom User oft manuell nachjustiert werden. Das kann vor allem bei längeren Gesprächen sehr mühsam werden", erläutert Möhl. Das oben beschriebene Apple-Patent sei hier sicherlich ein "sinnvolles Feature". "Bei den Handy-Herstellern ist Automatisierung ohnehin ein großer Trend", so die Expertin.

Automatische Anpassung

Im Apple-Patentantrag mit dem Titel "Adjustment of acousutic properties based on proximity detection", den das US-Patentamt kürzlich veröffentlicht hat, beschreibt der iPhone-Hersteller, wie aktuell bereits verbaute Sensoren genutzt werden können, um die Lautstärke automatisch anzupassen. So soll das Handy von selbst erkennen, wann und wie weit sein Besitzer es von seinem Ohr weg bewegt. Hierfür sollen laut eingebrachtem Konzept neben dem Infrarotsensor auch der passive Lichtsensor und die Front-Kamera des Gerätes zum Einsatz kommen.

Sobald der User sein Mobiltelefon weiter vom Ohr weghält, wird das von den iPhone-Sensoren registriert und es erhöht sich automatisch die Gesprächslautstärke. Die gegenseitige Bewegung führt wiederum zu einer Verringerung des Lautstärkepegels. Um nicht störend zu wirken, erfolgt die Anpassung stufenlos. Genau gleich lassen sich auch die Frequenzen des Gesprächssignals steuern: Wenn beispielsweise das Handy weiter weg bewegt wird, verstärken sich die unteren basslastigen Frequenzen, ohne die Audioqualität insgesamt zu verringern. Wird das Gerät während des Sprechens weggelegt oder überschreitet eine bestimmte Distanz zum User, wechselt es automatisch in den Freisprech- bzw. Lautsprechermodus.

Keine konkreten Details

Ob und in welcher Form das im Patentantrag beschriebene technologische Konzept jemals in einem Apple-Gerät integriert werden wird, lässt sich zum jetzigen Zeitpunkt nicht sagen. Entsprechende Pläne und konkrete Details sind zumindest bislang nicht aus Cupertino durchgesickert. Dort ist man derzeit wohl vor allem mit den Vorbereitungen zur hauseigenen Entwicklerkonferenz WWDC beschäftigt, die vom 10. bis 14. Juni in San Francisco über die Bühne gehen wird.

Germanium-Nanodrähte zur Integration mit Silizium

Physik, Chemie, Technik

Germanium-Nanodrähte zur Integration mit Silizium 
(Nanowerk News) Eine neue Methode lässt Germanium- Atome ohne Katalysator zu gleichmässigen Drähten auf Silizium-Oberflächen zusammenwachsen. Dadurch können Kontaminationen ausgeschlossen und die Nanodrähte besser in Mikrochips integriert werden. Dieses Ergebnis einer internationalen Forschergruppe wurde in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht ("Monolithic Growth of Ultrathin Ge Nanowires on Si(001)"). 
Zur Herstellung immer kleiner werdenden Strukturen in der modernen Halbleitertechnologie werden Prozesse der Selbstorganisation immer interessanter. Dabei ordnen sich die einzelnen Atome und Moleküle wie von Zauberhand selbst in den gewünschten Strukturen an. Diesem Trend folgend haben Wissenschaftler eine neue Bottom-up-Methode zur Herstellung von Germanium-Nanodrähten entwickelt. Diese ermöglicht die direkte Bildung der Drähte auf einem Mikrochip, ohne dass dazu ein metallischer Katalysator notwendig wäre. 
 
Extrem dünne Nanodrähte aus Germanium. Die Nanodrähte werden direkt auf einer Silizium-Oberfläche abgeschieden und eignen sich hervorragend zur monolithischen Integration von neuartigen Transistoren in einem Mikrochip. (Foto: IFW Dresden) 
Da die gewünschte Struktur Atom für Atom aufgebaut wird, ist die Bottom-up-Methode sehr präzise und reproduzierbar. Bisher werden Halbleiter-Nanodrähte meistens mit Hilfe metallischer Nanostrukturen abgeschieden, die das Halbleitermaterial konzentrieren und in eine bestimmte Richtung aufwachsen lassen. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, dass der metallische Katalysator den entstehenden halbleitenden Nanodraht kontaminieren kann. Ausserdem ist die Integration dieser senkrecht aufgewachsenen Nanodrähte in die Mikrochips der Silizium-Technologie äusserst schwierig. 
Um diese Probleme zu umgehen, haben Dr. Jianjun Zhang vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden und seine Kollegen eine Methode entwickelt, die ohne Katalysator auskommt und auf einer flachen Oberfläche funktioniert. Dabei wird mittels Molekularstrahlepitaxie eine dünne Germaniumschicht auf einer Siliziumunterlage abgeschieden. Anschliessend wird das Präparat auf 560° C erwärmt. Dadurch sammelt sich das Germanium in Inseln, die an die Form von Dächern erinnern. Nach einigen Stunden prägen diese Inseln eine langgestreckte Form aus. Bei einer Höhe von ca. 2 und einer Breite von 20 Nanometern erreichen sie eine Länge von einigen Mikrometern. 
"Das beeindruckende an diesen Strukturen ist, dass sie aus einem perfekten Einkristall bestehen und darüber hinaus sehr viel einfacher in die bestehende Si Technologie integrierbar sind als das bei anderen Verfahren der Fall ist," sagt Professor Schmidt, Direktor des Instituts für Integrative Nanowissenschaften im IFW Dresden. 
Theoretische Modelle zeigen, dass die Form eines langgestreckten Zeltes die energetisch günstigste ist. Dadurch entstehen sehr kleine und gleichmässige Querschnitte, die interessant für verschiedene Bauelemente sein können, so zum Beispiel für solche, die den Spin von Ladungsträgern kontrollieren.

| | Harald Weiss | Trossingen

Altes Gästebuch

Harald Weiss Trossingen

Als alter JP „follower“ (Digitaltechnik in den 70er Jahren) eine Frage zur KuKo Stereophonie… denn ich erinnere eine gewisse Verknüpfung zwischen JP und dem WDR…

Der Kunstkopf wurde ja eigentlich als richtiger Kopf ausgebildet… aber es gab beim WDR eine einfache Abart mit dem Titel WD Erna oder WDRna.

Leider scheint das aus dem Internet heraus oder niemals hinein gefallen zu sein, sicherlich auch, weil es damals noch in der Entwicklung war.

Egal wie: ich fand bisher kein Foto von diesem einfachen Holzgebilde. Kennt es JP… oder hat er es gar mit gebaut..? Ich erinnere zwei Bretchen im rechten Winkel zu einander und in der Mitte ein Trennbrett… und natürlich zwei Mikros.

Dem Strahl auf der Spur

Klassische Medizin

Dem Strahl auf der Spur

Einfache Messmethode aus Dresden verbessert Genauigkeit der Protonentherapie

Protonenstrahlen sind eine neue, sehr präzise Waffe
im Kampf gegen Krebs. Unsicherheiten über die Reichweite der Strahlen
verhindern bislang jedoch, dass das Potential dieser Methode voll
ausgeschöpft werden kann. Weltweit suchen Forscher deshalb nach
Verfahren, um die Reichweite noch während einer Behandlung exakt zu
messen. Eine überraschend einfache Lösung konnten Wissenschaftler des
Nationalen Zentrums für Strahlenforschung in der Onkologie – OncoRay und
des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) entwickeln. Erste
präklinische Tests verliefen bereits erfolgreich.

Ähnlich einer Gewehrkugel hat ein Protonenstrahl
eine gewisse Reichweite. Kurz bevor die geladenen Teilchen zum
Stillstand kommen, entfalten sie ihr größtes Zerstörungspotential. „Die
Wirkung könnte auf einen bestimmten Punkt in einem Körper – in unserem
Fall auf einen Tumor – konzentriert werden“, erklärt Dr. Guntram Pausch
vom OncoRay-Zentrum. „Die erkrankten Zellen lassen sich so stark
schädigen, während das umliegende gesunde Gewebe geschont wird.“ Die
Eindringtiefe hängt von der Anfangsgeschwindigkeit der Strahlen und der
Zusammensetzung des Gewebes ab. Und hier liegt die Herausforderung, wie
der Strahlenexperte erläutert. „Schon eine verstopfte Nase bei den
Voruntersuchungen kann verzerrte Daten für den Bestrahlungsplan liefern,
was dazu führt, dass der Strahl später nicht genau an der geplanten
Stelle gestoppt wird. Deshalb müssen wir bei der Behandlung
Sicherheitsabstände um den Tumor einplanen.“

Dieser Unsicherheitsfaktor kann bisher nur mit
Hilfe der Computertomographie vor der Behandlung oder indirekt durch
Überprüfung der Strahlenwirkung nach der Anwendung verringert werden.
Die Dresdner Forscher suchen deswegen nach einer Methode, um die
Reichweite des Teilchenstrahls in Echtzeit zu erfassen. Als hilfreicher
Ansatz gilt dafür Gammastrahlung. Diese Art der Strahlung entsteht bei
Kernreaktionen, die die Protonen auf ihrer Reise durch das Gewebe
auslösen. „Die bisherigen Konzepte versuchen, dies mit komplexen und
teuren Detektorsystemen zu messen, um so den Weg der Protonen
nachzuverfolgen“, beschreibt Pausch den Stand der Forschung. „Bis dies
in den Kliniken eingesetzt werden kann, werden noch ein paar Jahre
vergehen.“ Mit dem Team um Dr. Fine Fiedler vom Helmholtz-Zentrum
Dresden-Rossendorf hat er deswegen eine alternative Methode entworfen:
das „Prompt Gamma Timing“. Dieses neue Verfahren beruht auf einer
Zeitmessung, für die nur ein Detektor benötigt wird.

Abweichungen schnell feststellbar

Die Forscher setzen dabei auf einen grundlegenden
physikalischen Effekt: Die Protonenstrahlen brauchen eine bestimmte
Zeit, bis sie ihr größtes Zerstörungspotential erreichen. Bei der neuen
Methode messen die Wissenschaftler deshalb die Zeitspanne zwischen dem
Eintritt der Strahlen in den Körper und dem Aufleuchten der
Gammastrahlung am Detektor. „Weichen die gemessenen von den zuvor
berechneten Zeitspektren ab, trifft der Strahl sein Ziel nicht genau
genug“, fasst Pausch zusammen. „In diesem Fall würden wir das sofort
bemerken und könnten die Bestrahlung an die neuen Bedingungen anpassen.“
Um ihre Annahmen zu bestätigen, testeten die Forscher die Methode
gemeinsam mit dem Weltmarktführer für Protonenstrahl-Therapieanlagen Ion
Beam Applications (IBA).

Am Westdeutschen Protonentherapiezentrum Essen
bestrahlten sie dafür Testobjekte mit Protonenstrahlen, die bei der
Behandlung üblich sind. Bei diesen Untersuchungen konnten die
Wissenschaftler mit ihrem Verfahren Strahlabweichungen von nur wenigen
Millimetern feststellen. Auf dieser Grundlage könnten die
Sicherheitsabstände um den Tumor verringert, die Wirksamkeit der
Behandlung erhöht und gesundes Gewebe noch stärker geschont werden. Die
Forscher untersuchten aber auch Faktoren, die die Genauigkeit des
Verfahrens einschränken können, wie Guntram Pausch erläutert.
Nichtsdestotrotz sieht er ein großes Potential für den Ansatz: „Wie die
Experimente gezeigt haben, könnte unsere Methode angewendet werden, um
während der Therapie merkliche Abweichungen vom Behandlungsplan
auszuschließen.“

Guntram Pausch, dessen OncoRay-Gruppe "In vivo
Dosimetrie für neue Strahlenarten" durch das Bundesministerium für
Bildung und Forschung gefördert wird, erkennt in der neuen Technik eine
Möglichkeit, um für die klinische Anwendung schnell ein Messverfahren
bereitzustellen: „Unser Ansatz könnte die Zeit überbrücken, bis
aufwändigere Detektorsysteme entwickelt und getestet sind.“ Noch in
diesem Jahr will das Team um Pausch Untersuchungen an Phantomen – also
Nachbildungen des menschlichen Körpergewebes und der Organstruktur –
durchführen. Sollte sich die Methode auch bei diesen Versuchen als
verlässlich erweisen, könnte sie bald den Sprung in den klinischen
Alltag nehmen.

Hintergrund: Als erster Standort
in Ostdeutschland setzt das Dresdner Universitätsklinikum Carl Gustav
Carus im Kampf gegen Krebs auf die Strahlentherapie mit Protonen. Mitte
Dezember 2014 begannen die ersten Behandlungen von Tumorpatienten. Die
Kapazitäten sollen nun kontinuierlich auf 400 bis 500 Patienten pro Jahr
ausgebaut werden. Neben Dresden gibt es in Deutschland zwei weitere
Universitätskliniken, die die Protonentherapie anbieten: das
Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum und das Westdeutsche
Protonentherapiezentrum Essen. Da die Dresdner Anlage sowohl für
Krankenversorgung als auch für Forschung eingesetzt wird, hat sich das
Uniklinikum Carl Gustav Carus mit dem OncoRay-Zentrum und dem HZDR zur
Universitäts Protonen Therapie Dresden (UPTD) zusammengeschlossen.

Wundermaterial Graphen macht Kunststoff stabiler und leitfähig

Physik, Chemie, Technik

Neuer Werkstoff: Graphenschaum mit Harz

Leichtgewicht leitet sogar elektrischen Strom und bietet sich als Befestigung für Elektronik an

Aus Harz und Graphen wird ein neuer Werkstoff (Symbolbild: rice.edu)
Aus Harz und Graphen wird ein neuer Werkstoff (Symbolbild: rice.edu)

Houston/Peking
(pte004/16.11.2018/06:15) – Epoxydharze werden in Verbindung mit
Graphenschaum zu einem äußerst festen Material, das zudem Strom leitet,
wie ein Forscher-Team um James Tour von der Rice University http://rice.edu festgestellt hat. Die Kohlenstoffatome des Graphens, die
bienenwabenförmig angeordnet sind, erhöhen das Gewicht des Harzes nur
minimal. Das neue Material könnte in der Elektronik genutzt werden, etwa
als leitfähiger Kleber für die Befestigung elektronischer Bauteile auf
Leiterplatten.

Aus Isolator wird ein Leiter

In reiner Form sind Epoxydharze Isolatoren, aus denen beispielsweise
Leiterplatten hergestellt werden. Um das Material für bestimmte
Anwendungen in einen Stromleiter umzuwandeln, wird es mit Metallpulver
vermischt. Das funktioniert, geht aber zulasten der Stabilität und des
Gewichts.

Mit Graphen wird alles dagegen besser. Grundmaterial ist ein Pulver aus
Polyacrynitril (PAN), das normalerweise für die Herstellung von
Kunststoffasern wie Dralon verwendet wird. Die Forscher vermischten es
mit Nickelpulver und verdichteten es. In einem Ofen erhitzten sie die
tablettenförmige Mixtur, sodass sich das PAN in Graphen verwandelte. Die
störenden Nickelteilchen lösten die Forscher chemisch auf. Übrig blieb
eine poröse Graphentablette, in deren Poren sie Epoxydharz fließen
ließen.

Industrielle Herstellung möglich

Der Graphenschaum ist ein einziges Riesenmolekül. Wenn das eingesickerte
Harz erhärtet, ist es an unzähligen Stellen fest mit diesem Gerüst
verbunden. Die Steifigkeit des Materials ist sieben Mal höher als die
des Harzes. An der Entwicklung beteiligt waren Materialforscher der Rice
University und der Beihang University http://ev.buaa.edu.cn in Peking.

Tour sieht keine Probleme darin, das Material industriell herzustellen.
"Man braucht nur einen Ofen, der groß genug ist, um die Tabletten
aufzuheizen", sagt er. Der sei in vielen Unternehmen vorhanden, die kalt
gepresste Formteile durch Sintern, also durch Erhitzen, verfestigen.

Keine Chance bei Bauchspeicheldrüsenkrebs??

Klassische Medizin


 Nach
der Diagnose leben Patienten im Schnitt noch 4,6 Monate: Im Gegensatz
zu vielen anderen Krebsarten sterben immer mehr Menschen in der
Europäischen Union an Bauchspeicheldrüsenkrebs. Zu diesem Ergebnis kommt ein Bericht des Europäischen Gastroenterologen-Verbands. Die Zahl der Toten in der EU sei zwischen 1990 und 2016 um 62 Prozent gestiegen, von 56.072 auf 90.591.

EU-weit
leben nur drei Prozent der Patienten, bei denen ein sogenanntes
Pankreaskarzinom festgestellt wurde, noch länger als fünf Jahre nach der
Diagnose und gelten damit als geheilt. Damit hätten sich die
Überlebenschancen für diese Krebsart in den vergangenen 40 Jahren kein
Stück verbessert, so die Autoren des Berichts.

Tumor wird oft erst spät entdeckt

Am
Pankreaskarzinom sterben immer noch mehr als 90 Prozent der Patienten
in Deutschland", sagt auch Alexander Stein vom Krebszentrum des
Hamburger Universitätsklinikums Eppendorf (UKE). "Es ist der Tumor,
bei dem sich alle neuen Therapien schlechter anwenden lassen als bei
anderen Krebsarten." Zwar steige auch bei Darmkrebs und Brustkrebs die
Zahl der Neuerkrankungen, gleichzeitig würden diese Krebsarten aber
immer früher entdeckt und seien zunehmend besser behandelbar.

Krebs
in der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) war im Jahr 2015 die
vierthäufigste krebsbedingte Todesursache in Deutschland. Laut
Statistischem Bundesamt starben daran rund 17.000 Menschen – mehr als
sieben Prozent aller Krebstoten. Auf Platz eins lagen demnach Lungen-
und Bronchialkrebs mit zusammen mehr als 45.000, Darmkrebs mit 24.000
und Brustkrebs mit mehr als 18.000 Toten

Am
Pankreaskarzinom sterben immer noch mehr als 90 Prozent der Patienten
in Deutschland", sagt auch Alexander Stein vom Krebszentrum des
Hamburger Universitätsklinikums Eppendorf (UKE). "Es ist der Tumor,
bei dem sich alle neuen Therapien schlechter anwenden lassen als bei
anderen Krebsarten." Zwar steige auch bei Darmkrebs und Brustkrebs die
Zahl der Neuerkrankungen, gleichzeitig würden diese Krebsarten aber
immer früher entdeckt und seien zunehmend besser behandelbar.

Krebs
in der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) war im Jahr 2015 die
vierthäufigste krebsbedingte Todesursache in Deutschland. Laut
Statistischem Bundesamt starben daran rund 17.000 Menschen – mehr als
sieben Prozent aller Krebstoten. Auf Platz eins lagen demnach Lungen-
und Bronchialkrebs mit zusammen mehr als 45.000, Darmkrebs mit 24.000
und Brustkrebs mit mehr als 18.000 Toten

Technik ermöglicht Kontakt zu Wachkoma-Patienten

Klassische Medizin

Neue Technik ermöglicht Kontakt zu Wachkoma-Patienten:

Fast jeder Fünfte besitzt ein „verborgenes“ Bewusstsein

Berlin – Es ist der Stoff, aus dem Psychothriller geschrieben sind: Patienten im Wachkoma sind scheinbar ohne Bewusstsein. Sie können mit ihrer Umwelt nicht in Kontakt treten. Vieles deutet aber darauf hin, dass einige Patienten mehr wahrnehmen als bisher vermutet. Anders als beim künstlichen Koma, in das Michael Schumacher nach seinem Skiunfall versetzt wurde, wird ein Wachkoma nicht durch Medikamente herbeigeführt, sondern ist Folge einer Hirnverletzung. Neurophysiologische Studien zeigen, dass ein Teil der Betroffenen Aufgaben wahrnimmt, versteht und versucht, diese zu erfüllen. Inwieweit Wachkoma-Patienten sogar kommunizieren können, ist Thema einer Pressekonferenz am 20. März 2013 anlässlich des 30. International Congress of Clinical Neurophysiology (ICCN) und der parallel stattfindenden 58. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Klinische Neurophysiologie und funktionelle Bildgebung (DGKN). Diese finden vom 19. bis 23. März 2014 in Berlin statt.

Schätzungsweise 5000 Menschen in Deutschland werden als Wachkoma-Patienten behandelt. Bei rund einem Viertel war ein Schädel-Hirn-Trauma, wie es Schumacher erlitten hat, der Auslöser. Tatsächlich liegt bei etwa 40 Prozent jedoch eine Fehldiagnose vor, erläutert Privatdozent Dr. med. Andreas Bender, Chefarzt am Therapiezentrum Burgau: „Diese Patienten haben entweder bereits unbemerkt wieder ein Minimalbewusstsein oder gar ein volles Bewusstsein erlangt, sind jedoch vollständig gelähmt. Der zweite Fall kommt nur sehr selten vor, wir sprechen vom Locked-In-Syndrom.“

Mithilfe neuer elektrophysiologischer Verfahren können Experten inzwischen leichter als früher feststellen, ob das Nervensystem eines komatösen Patienten Reize verarbeiten kann oder nicht. Dazu gehören sogenannte ereigniskorrelierte Potentiale (ERP), also Schwankungen im Elektroenzephalogramm (EEG), die parallel zu kognitiven Prozessen oder Sinneswahrnehmungen stattfinden. Ebenso hilfreich erwies sich die Methode „Motor Imagery“, bei der Betroffene aufgefordert werden, sich Bewegungen vorzustellen ohne diese durchzuführen. „Bei zehn bis zwanzig Prozent der Wachkoma-Patienten finden wir deutliche Hinweise auf ein ‚verborgenes‘ Bewusstsein“, berichtet der DGKN-Experte Dr. Bender im Vorfeld des ICCN.

Eine ERP-Analyse hilft Ärzten auch dabei, Patienten zu identifizieren, mit denen später eine Kommunikation möglich sein könnte. Eine aktuelle Studie konnte nachweisen, dass diese Menschen mit starken Schwankungen ihrer Gehirnströme auf Nonsens-Sätze reagieren. Darüber hinaus gibt es neue Ansätze, über sogenannte Brain-Computer-Interfaces (BCI) einen Kontakt zu Betroffenen herzustellen. Neurophysiologen gelang es, einen Patienten im Zustand des Minimalbewusstseins Ja-Nein-Fragen beantworten zu lassen. „Leider kann derzeit nur ein kleiner Teil der Patienten in Spezialzentren entsprechend untersucht werden“, erklärt Dr. Bender. „Engere Kooperationen zwischen Universitäts- und Rehabilitationskliniken wären wünschenswert“.

„Fortschritte in der Neurophysiologie ermöglichen künftig ganz neue Therapieansätze“, sagen die Tagungspräsidenten Professor Dr. med. Otto Witte aus Jena und Professor Dr. med. Reinhard Dengler aus Hannover. „Gerade in den vergangenen Jahren hat sich bei der Erforschung des Bewusstseins viel bewegt.“ Darüber berichten Experten aus der ganzen Welt auf dem internationalen Kongress: Unter anderem Professor Rizzolatti, einer der bedeutendsten Hirnforscher unsere Zeit. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter http://www.iccn2014.de

Piezoelektrische Effekte zur Unterdrückung von Materialspannungen

Physik, Chemie, Technik

SPANNUNG IN DER FORSCHUNG:

Piezoelektrische Effekte zur Unterdrückung von Materialspannungen

Das
Auftreten elektrischer Spannungen bei Verformungen zeichnet
piezoelektrische Materialien aus � ein Effekt, der sich auch für die
Vermeidung von mechanischen Spannungen in speziellen Materialien nutzen
lässt. Ein aktuelles Projekt des Wissenschaftsfonds FWF leistet jetzt
einen grundlegenden Beitrag zur Optimierung dieser "intelligenten
Materialien".

Hohe mechanische Spannungen verkürzen das Leben
eines Bauteils. Das gilt zumindest für alle Arten von Materialien.
Deren Lebensdauer hängt ganz entscheidend von ihrer mechanischen
Beanspruchung ab. Dabei zehren vor allem Spannungen in Kombination mit
Schwingungen an der Haltbarkeit. Seit einigen Jahren gibt es nun für
spezielle Einsatzbereiche intelligente Materialien, die solchen Ursachen
aktiv entgegenwirken können. Dazu greift man tief in die physikalische
Trickkiste: Der sogenannte piezoelektrische Effekt, also der Aufbau
einer elektrischen Spannung durch Verformung, kann genutzt werden, um
diese Kräfte aktiv zu unterdrücken. Doch dabei unterliegen auch die
piezoelektrischen Materialien Kräften, die ihre Haltbarkeit mindern �
das zu ändern hat sich Jürgen Schöftner zur Aufgabe gemacht.

VON SCHWINGUNGEN & SPANNUNGEN

Wesentlich
für die Arbeit von Schöftner ist dabei eine Besonderheit von
piezoelektrischen Materialien: "Piezoelektrische Materialien zeichnen
sich durch eine spezielle Kombination physikalischer Eigenschaften aus.
Die führt dazu, dass selbst dann mechanische Spannungserhöhungen im
Material auftreten können, wenn eine � durch externe Kräfte bewirkte �
Deformation des Materials bereits abgeklungen ist."

Solche
lokalen Spannungsüberhöhungen wirken sich negativ auf die Haltbarkeit
des Materials aus, und es ist Schöftners Bestreben, diese zu mindern.
Doch dabei betritt er wissenschaftliches Neuland, wie er erklärt: "Die
Forschung der letzten Jahre in diesem als ‚Structural Control‘
bezeichneten Bereich hat sich vor allem mit der Reduktion von
Bauteilschwingungen und Deformationen beschäftigt. Die hat man auch gut
in den Griff bekommen. Aber Erkenntnisse über die Vermeidung von
Schwingungen helfen nicht weiter, wenn es um die Vermeidung von
mechanischen Spannungen geht. Hier sind neue Methoden notwendig. Deren
Grundlagen werden wir nun erarbeiten."

Am Beginn seines Projekts
steht für Schöftner dabei die Analyse der sogenannten konstitutiven
Beziehung von Piezoelektrika. Diese erlaubt es, Formulierungen für eine
mögliche Spannungsunterdrückung im dreidimensionalen Raum abzuleiten.
Weiters wird er dann auch die grundlegenden
Spannungsbewegungsgleichungen kalkulieren. Ziel dieser grundlegenden
Berechnungen ist es, praktikable Konzepte zur Spannungsunterdrückung für
sogenannte "schlanke Bauteile" zu finden.

PASSIV GEDÄMPFT � AKTIV ENERGIE GEWONNEN

Doch
Schöftner schaut in seinem Projekt noch weiter in die Zukunft:
"Tatsächlich können piezoelektrische Materialien sogar zur Gewinnung von
Energie genutzt werden. Die kinetische Energie bzw. die
Bewegungsenergie eines Bauteils wird in elektrische Oszillationen
umgewandelt und somit neutralisiert. Ist das piezoelektrische Material
nun in ein elektrisches Netzwerk eingebunden, dann kann die durch
mechanische Verformung erzeugte Spannung auch in ein geeignetes
elektrisches Speichermedium überführt werden." Das langfristige Ziel ist
es, ein elektrisches Netzwerk für eine bestimmte schwingende
piezoelektrische Konstruktion zu entwerfen, das je nach Bedarf eine
mechanische Spannung unter ein gewisses Niveau regelt oder die
Schwingungsenergie durch Speicherung in elektrische Energie umwandelt.
Dazu wäre eine intelligente Schaltung notwendig, die aus einer aktiven
Schaltung für die Spannungsregelung und einer passiven für die
Energiegewinnung besteht. Im Idealfall würde dann ab einer kritischen
Spannung die mechanische Spannung geregelt � andernfalls würde
Schwingungsenergie in nutzbare elektrische Energie umgewandelt. Doch
bevor solche Systeme Realität werden gilt es, grundlegende Hausaufgaben
zu machen. So befasst sich Schöftner in seinem Projekt auch mit der
optimalen Verteilung der Elektroden, des Widerstandbelags und des
elektrischen Netzwerks in einem solchen System.

"Das Potenzial in
solchen passiv gedämpften Materialien ist enorm � doch bevor dieses
wirklich genutzt werden kann, müssen grundlegende Erkenntnisse zur
Optimierung dieser Materialen gewonnen werden. Genau das machen wir in
diesem Projekt des FWF", ergänzt Schöftner.

Jürgen Schöftner
ist seit 2011 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technische
Mechanik an der Johannes Kepler Universität Linz. Er gilt als Experte
bei der Modellbildung und Regelung von mechatronischen
Problemstellungen.

Neues „Wundermittel“ beugt Alzheimer effektiv vor

Klassische Medizin

Neues "Wundermittel" beugt Alzheimer effektiv vor

Speziell designte multifunktionale Liposomen verhindern Plaque-Bildung

Forscher wollen Leistungsfähigkeit erhalten (Foto: pixelio.de, designritter)
Forscher wollen Leistungsfähigkeit erhalten (Foto: pixelio.de, designritter)

Mailand (pte001/28.06.2017/06:00) –

Anhand einer frühzeitigen Behandlung mit multifunktionalen Liposomen
lässt sich das Entstehen von Alzheimer verhindern. Mit diesem neuen
Forschungsergebnis lassen Mitarbeiter des Dipartimento di Medicina e
Chirurgia an der Università di Milano-Bicocca http://www.unimib.it und des Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri http://hsr.it aufhorchen.

Langzeitgedächtnis bleibt

"Bei unserem sieben Monate dauernden
pre-symptomatischen Versuch an Labormäusen hat sich gezeigt, dass die
Bildung der Beta-Amyloid-Plaques gestoppt und der Verlust des
Langzeitgedächtnisses verhindert werden kann", erklärt Projektleiter
Massimo Masserini. Dies sei durch eine begleitende magnetische Resonanz
nachgewiesen worden.

Die positiven Effekte seien selbst drei Monate nach
Abschluss der Therapie noch erkennbar gewesen. Bisherige Pharmaka gegen
Alzheimer sind lediglich in der Lage, die mit der Krankheit verbundenen
Symptome abzuschwächen, nicht aber ihre Weiterentwicklung zu verhindern.
Möglich war der neue Therapieansatz durch die künstliche Herstellung
spezieller Nanopartikel, die aus dem Blut bis ins menschliche Gehirn
vordringen können.

Wichtige Verlangsamung

Bei dem unter dem Namen "Amyposomes" registrierten
Verfahren werden ein aus menschlichem Protein gewonnenes Peptid und ein
in den Zellen vorkommendes Lipid verwendet. "Amyposomes verlangsamt die
Ablage vom Beta-Amiloid im Gehirn anhand eines peripheren
Dränage-Effektes der Leber und eines Sink-Effektes in der Milz", so
Masserini. Details sind in der Fachzeitschrift "Journal of Controlled
Release" nachzulesen.