Press Release Mag

Archiv für November 2009

In Malaga (Spanien) verdreifacht sich die Zahl der Schweinegrippe Infektionen. Es werden aktuell 324 Fälle pro 100.000 Einwohner verzeichnet. Ende Oktober waren es noch 117 Fälle pro 100.000 Einwohner.

Wie auch in anderen Ländern zeichnet sich ein Trend ab, dass die Schweinegrippe die saisonale Grippe verdrängt. Der Verlauf sei weitgehend mild.

Quelle: 20minutos.es

Kalziumionen spielen in den Muskelzellen eine entscheidende Rolle: Wenn sie sich ansammeln, signalisieren sie den Muskelzellen, dass sie Arbeit zu verrichten haben und sich also zusammenziehen sollen. Deshalb ist es nicht erstaunlich, dass sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Muskelerkrankungen auf Störungen des Kalziumhaushalts von Muskelzellen zurückführen lassen. Überschreiten die Kalziumionen, wie beispielsweise beim Hitzschlag (oder in der Fachsprache: maligne Hyperthermie), eine kritische Konzentration, lösen sie eine unkontrollierte Muskelreaktion aus, die tödlich enden kann. Denn Muskelzellen entwickeln Hitze und sterben schliesslich ab, wenn sie zu lange aktiviert bleiben.

Grundsätzlich gelangen Kalziumionen auf zwei verschiedenen Wegen ins Innere der Zelle: Sie werden entweder von innen aus den Speicherkammern der Muskelzellen freigesetzt oder von aussen durch die Zellhülle geschleust. Die Vorgänge an der Zellhülle untersucht Susan Treves am Departement Biomedizin der Universität Basel mit Hilfe eines neuartigen Geräts, dem so genannten TIRF-Mikroskop (TIRF steht für Total Internal Reflection Fluorescence). Es macht sich den Umstand zunutze, dass schräg einfallende Lichtstrahlen an optischen Grenzflächen totalreflektiert werden. Dadurch bleibt der Lichtstrahl im Glas des Objektträgers gefangen, und nur die im direkten Kontakt mit dem Objektträger stehende Zellhülle wird beleuchtet.

So hat Susan Treves nachgewiesen, dass mehr Kalziumionen von aussen in Muskelzellen von Patienten mit Muskelerkrankungen einströmen als in Muskelzellen von gesunden Personen. Dadurch gilt – neben der bereits bekannten unterschiedlichen Freisetzung aus den Speicherkammern – nun auch der veränderte Kalziumionenfluss durch die Zellhülle als eine mögliche Ursache von Muskelerkrankungen. Diese scheinen somit auf mehreren Faktoren zu beruhen. Dies rückt die Vorstellung eines einzelnen Medikamentes, mit dem alle Muskelerkrankungen geheilt werden können, in die Ferne. Umso wichtiger ist das genauere Verständnis des Kalziumhaushalts von Muskelzellen aber für die Entwicklung von künftigen massgeschneiderten Therapien.

Quelle: Schweizerischer Nationalfonds SNF

Ein Algenteppich kann einem im Sommer die Lust am Baden regelrecht verderben. Für Dr. Gerald Bunke vom Institut für Biotechnologie an der Technischen Universität Berlin sind Algen jedoch spannende Forschungsobjekte. So untersucht er die Fähigkeit verschiedener Mikro- und Makroalgen, Metalle zu binden. Damit können Algenkügelchen das durch Gifte und Schwermetalle kontaminierte Wasser säubern.

“Insgesamt haben wir 48 verschiedene Algenspezies und Cyanobakterien dahingehend überprüft, welche Halb- oder Schwermetalle sie an ihre Zelloberfläche binden können”, berichtet der Wissenschaftler. So haben er und sein Team zum Beispiel herausgefunden, dass Cyanobakterien eine besondere Affinität zu Blei haben. Die Mikroorganismen, erläutert Bunke weiter, tragen auf ihrer Zelloberfläche sogenannte funktionelle Gruppen, an die sich die Schwermetalle unter bestimmten Bedingungen, die etwa abhängig vom pH-Wert sind, anlagern. “Löst man eine definierte Menge Metall in doppelt destilliertem Wasser und gibt getrocknete und pulverisierte Algenbiomasse hinzu, so kann man bereits am nächsten Tag messen, dass die Metallkonzentration in der Flüssigkeit geringer geworden ist”, sagt der Forscher.

Um das im Labor erprobte Verfahren auch in industriellem Maßstab wirtschaftlich einsetzen zu können, muss die Algenbiomasse in definierter Form und Größe vorliegen. Nur dann können die Algen in sogenannten Sorptionskolonnen, in röhrenförmigen Reaktoren, eingesetzt werden. “Dafür müssen wir sie zunächst immobilisieren. Sie werden im Labor gewaschen, zerkleinert und anschließend in einem Stoffgemisch aus Flüssigkeit und fein verteilten Feststoffen über dünne Kapillaren in ein Ionenbad getropft”, erläutert der Forscher. So entstehen konstant kleine, robuste, hohle oder auch gefüllte Algenkügelchen, die einen Durchmesser von 0,5 bis 3,2 Millimeter haben. An diese Kügelchen können sich dann die Schwermetalle perfekt andocken. Die so beladenen grünen Kugeln lassen sich in einem nächsten Schritt sehr leicht wieder aus der wässrigen Lösung abtrennen.

In einem weiteren Projektteil erforschen die Wissenschaftler, wie über die Änderung des pH-Wertes die Metalle wieder von der Oberfläche der Kügelchen gelöst und so recycelt werden könnten. Das wäre zum Beispiel für die Rückgewinnung von Edelmetallen wie Gold oder Titan, das vor allem im medizinischen Bereich eingesetzt wird, besonders interessant. “Spirulina Algen” scheinen für die Bindung von Titan besonders geeignet zu sein, so die Erkenntnis der Wissenschaftler. “Potentielle Anwendungsgebiete für unsere Forschungsergebnisse finden sich in der metallverarbeitenden Industrie, bei der Farbstoff- und Kunststoffherstellung und in der Elektroindustrie”, sagt Bunke.

Das Forschungsprojekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt. Kooperationspartner sind unter anderem das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH (HZB), BESSY GmbH, oder die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin. Auch die Universität in Miskolc, Ungarn, ist mit einbezogen. Jüngste wissenschaftliche Kontakte reichen sogar bis nach Australien.

Quelle: Technische Universität Berlin

Völkerrechtliches Übereinkommen über Bau und Betrieb des Röntgenlasers European XFEL im Hamburger Rathaus unterzeichnet

Der Aufbau einer Forschungsanlage der Superlative in Hamburg und Schleswig-Holstein ist einen großen Schritt vorangekommen: Im Hamburger Rathaus haben am Montag Wissenschaftsminister und Staatssekretäre aus zehn Ländern in Ost- und Westeuropa das Übereinkommen unterzeichnet, das den Röntgenlaser “European X-Ray Free Electron Laser” (Europäische Freie-Elektronen-Röntgenlaseranlage) als neues internationales Forschungszentrum in Hamburg etabliert. Staatssekretär Prof. Frieder Meyer-Krahmer vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und Staatssekretär Dr. Peter Ammon vom Auswärtigen Amt unterzeichneten den Vertrag für die Bundesrepublik Deutschland. Hamburgs Erster Bürgermeister Ole von Beust, Wissenschaftssenatorin Dr. Herlind Gundelach und Schleswig-Holsteins Ministerpräsident Peter Harry Carstensen unterzeichneten gemeinsam mit Staatssekretär Meyer-Krahmer entsprechende nationale Verträge, die die Zusammenarbeit von Bund und beiden Ländern beim European XFEL regeln.

Die Anlage wird ab dem Jahr 2014 Röntgen-Laserblitze von bislang unerreichter Brillanz, Intensität und Zeitauflösung liefern. Das eröffnet völlig neue Einblicke in die Nanowelt – so wird es zum ersten Mal möglich sein, chemische und biologische Reaktionen zu filmen, was zum Beispiel bei der Entwicklung von Medikamenten hilft. An den Kosten für Errichtung und Inbetriebnahme von rund einer Milliarde Euro trägt Deutschland etwas mehr als die Hälfte, wobei Hamburg 65 Millionen Euro und Schleswig-Holstein 25 Millionen Euro beiträgt.

Staatssekretär Meyer-Krahmer würdigte die herausragende Bedeutung des Projekts für die internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit. “Der European XFEL ist eines der wichtigsten Infrastrukturprojekte der Grundlagenforschung in Europa. Forschungsgeräte dieser Größenordnung lassen sich ausschließlich in internationaler Kooperation verwirklichen. 20 Jahre nach dem Fall der Mauer und des Eisernen Vorhangs bauen wir den European XFEL gemeinsam mit Partnern aus Ost- und Westeuropa bei uns in Deutschland. Damit schreiben wir Forschungsgeschichte!” Staatssekretär Ammon sagte dazu: “Der European XFEL hat mit der Beteiligung von zehn Ländern auch eine wichtige außenpolitische Dimension. Mit 250 Millionen Euro ist Russland mit Abstand größter internationaler Partner beim European XFEL und setzt einen weiteren Meilenstein für die deutsch-russische strategische Partnerschaft.”

“Ich freue mich, dass wir heute hier in Hamburg das völkerrechtliche Übereinkommen zum Bau und Betrieb der Europäischen Freie-Elektronen-Röntgenlaseranlage XFEL unterzeichnen konnten”, sagte Hamburgs Erster Bürgermeister Ole von Beust: “Der European XFEL ist ein Highlight im wahrsten Sinne des Wortes mit seinen hochintensiven, ultrakurzen Laserblitzen, die völlig neue Experimentiermöglichkeiten versprechen. Die neue Anlage verbindet nicht nur die Wissenschaftsstandorte Hamburg und Schleswig-Holstein miteinander, sondern auch Wissenschaftler aus 14 Nationen. Diese beeindruckende internationale Zusammenarbeit beweist, dass Neugier und Forscherdrang über alle Grenzen hinweg verbinden.”

Schleswig-Holsteins Ministerpräsident Peter Harry Carstensen bezeichnete das Vorhaben als weiteren Meilenstein für den Wissenschaftsstandort Norddeutschland. “Schleswig-Holstein und Hamburg werden sich in Zukunft als Standort für Spitzenforschung noch stärker profilieren”, sagte Carstensen. “Der European XFEL ist ein Beschleuniger in die Zukunft. Ich freue mich sehr, dass der Norden Deutschlands um ein ambitioniertes internationales Großprojekt reicher ist.”

Der Bau des European XFEL wurde vom Wissenschaftsrat empfohlen und in Europas Forschungsfahrplan für Großgeräte, die ESFRI-Roadmap, aufgenommen. Die Tiefbauarbeiten für den XFEL sind seit Januar in vollem Gang. 14 Partnerstaaten wollen die Röntgenlaseranlage gemeinsam bauen – außer den heutigen Unterzeichnern Dänemark, Deutschland, Griechenland, Italien, Polen, Russland, Schweden, Schweiz, Slowakische Republik und Ungarn planen auch China, Frankreich, Großbritannien und Spanien ihre Teilnahme.

Quelle: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Wer sich in der Produktion, im Straßenverkehr oder im Krankenhaus voll und ganz auf komplexe Maschinen und Geräte verlassen muss und ihnen oftmals sogar sein Leben anvertraut, ist auf hundertprozentige Zuverlässigkeit angewiesen. Wissenschaftler von Fraunhofer-Instituten haben mit dem Einsatz von Virtueller Realität einen Weg gefunden, Technik sicherer zu machen.

Computertechnik bestimmt heute den Alltag. In technischen Geräten, Autos, Maschinen und Anlagen ist sie eingebaut. Wo früher Hebel betätigt wurden, lösen heute verborgene Mikroprozessoren – eingebettete Systeme (Embedded Systems) – im Inneren der Geräte die gewünschte Funktion aus. Der Anteil von Produkten, die so gebaut sind, liegt in Deutschland heute bei circa 80 Prozent der gesamten Wertschöpfung. Nur funktioniert die schöne neue Technik bei zunehmender Komplexität oft nicht so zuverlässig, wie sie sollte.

Vor allem bei sicherheitsrelevanten Funktionen sind deshalb Fehlerfreiheit und hundertprozentige Funktionstüchtigkeit von entscheidender Bedeutung. Bei immer umfangreicherer Software und immer kürzeren Produktionszeiten ist es für den Entwickler aber fast unmöglich, jedes System bis ins Detail zu testen.

Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts »Virtuelle und Erweiterte Realität für höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit Eingebetteter Systeme« (ViERforES) haben sich Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, dem Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserslautern und der Technischen Universität Kaiserslautern zusammengetan und mit dieser Problematik beschäftigt.

Mit den Technologien der Virtuellen Realität (VR) und der Erweiterten Realität (AR) gelang es ihnen, auch die nicht-physikalischen Eigenschaften eingebetteter Systeme in der virtuellen Welt des Cyberspace abzubilden und erlebbar zu machen. Was normalerweise unsichtbar ist, nimmt so Gestalt an: Hier lässt sich genau zeigen, wie sich die in Maschinen und Geräten integrierte Software verhält. Ingenieure können damit ihre Produkte in allen Phasen des Produktlebenszyklus gefahrlos testen und perfektionieren. »Die Forschungserkenntnisse fließen direkt in den Entwicklungsprozess ein und machen den DVD-Recorder, das Auto oder ganze Kraftwerke sicherer und zuverlässiger«, sagt Prof. Michael Schenk, Institutsleiter des IFF in Magdeburg. Besonders in der Fahrzeug-, Medizin-, Energie- und Materialflusstechnik zeige sich enormer Forschungsbedarf, denn die Industrie strebe das durchgängige digitale Beschreiben von Produktionsprozessen an.

Virtuelle Konstruktion von Energieanlagen

Anwendungsbereiche sind zum Beispiel Photovoltaik- und Windenergieanlagen, Wasserkraftwerke und Biogasanlagen. Sie liefern Strom, ohne die Umwelt zu belasten. Ihre Konstruktion und Wartung sind jedoch aufwändig. Virtuelle Realität erleichtert hier die Planung und den Betrieb. Für den Bau eines Wasserkraftwerks zum Beispiel möchte der Konstrukteur wissen, welcher Druck, welche Temperaturen oder Strömungsbewegungen von Flüssigkeiten in der Anlage herrschen werden. Dies kann er zwar mit einer herkömmlichen Simulationssoftware berechnen, sie liefert ihm jedoch nur Zahlenkolonnen oder eindimensionale Darstellungen, die er Stück für Stück analysieren muss – eine mühselige Angelegenheit. »Virtuelle Realität dagegen macht die Bewegungsabläufe per Knopfdruck sichtbar«, so Marco Schumann, Projektkoordinator von ViERforES beim IFF. Pfeile zeigen dann an, in welcher Richtung und Geschwindigkeit Flüssigkeiten und Gase durch die Anlage strömen. Farbige Markierungen weisen ihn auf potenzielle Schwachstellen hin, wie Bereiche, in denen es zu kritischen Temperaturen, Ablagerungen oder Erosionen kommen kann. Drohen Kollisionen wenn sich die Anlagenteile bewegen? Die virtuellen Einblicke erleichtern die Konstruktion und sollen dafür sorgen, dass die Anlagen leistungsstärker und emissionsärmer werden.

Sichere Interaktion Mensch-Roboter

Ein weiteres Anwendungsbeispiel sind Roboter, die im zunehmend flexibleren Produktionsprozess mit Menschen interagieren sollen. So kann das autonome, flexible Roboter-Schweißsystem für große Stahlbauteile NOMAD vom IFF beliebig am Werkstück positioniert werden und sich um dieses herum bewegen. Die Erkennung von Lage und Orientierung des Werkstückes erfolgt durch ein optisches Sensorsystem. Der Assistenzroboter LISA wiederum besitzt einen fühlenden Greifarm, der Rempler erspürt, abfedert und so verhindert, dass sich Menschen am Roboter verletzen.

Damit Mensch und Roboter zusammenarbeiten können, muss sichergestellt sein, dass dabei keine Person verletzt wird oder Bauteile beschädigt werden. Neben sicheren Robotersteuerungen bedarf es einer Technologie, die Personen und ihre Bewegungen im Arbeitsraum des Roboters zuverlässig erfasst. Hierzu ist eine komplexe Multisensorik aus Laserscannern, Ultraschallsensoren, taktilen Sensoren, Thermo- und PMD-Kameras notwendig. Die einzelnen Sensorsysteme sind eingebettete Systeme, die nach festen Zeitvorgaben kommunizieren und nicht eindeutige Situationen erkennen sollen. »Virtuelle Technologien können die jeweilige Situation intuitiv erfassbar darstellen und Gefahrenpotentiale aufzeigen«, erläutert Fraunhofer-Forscher Elkmann. In diesem Fall kommt nicht nur Virtuelle, sondern auch Erweiterte Realität zum Einsatz: Eine Kamera filmt die Bewegungen des Roboters, auf dem Bildschirm kann der Konstrukteur des Roboters dann prüfen, ob sie tatsächlich im von ihm vorgegebenen sicheren Bereich liegen.

Anwendungsbereich Auto

Auch die moderne Fahrzeugtechnik ist ohne eingebettete Systeme undenkbar. In jedem Auto übernehmen heute 50 bis 100 Mikrocontroller mit weit über einer Million Codezeilen vielfältige Steuerungs- und Überwachungsfunktionen, davon viele sicherheitsrelevante Funktionen wie ABS oder ESP, aber auch das elektronische Motormanagement. Niemand will beim Überholvorgang einen Motoraussetzer. »Mit herkömmlichen Methoden ist es praktisch unmöglich geworden, das komplexe Zusammenspiel von Hard- und Software in Verbindung mit der Mechanik und Elektrik des Automobils hinreichend auf Fehlerfreiheit zu testen«, stellt Schumann fest. Selbst wenn nicht jeder Fehler gleich zum Unfall führt, sind teure Rückrufaktionen und Imageverlust die Folgen für die Hersteller. Eine Möglichkeit zur besseren Beherrschung der Komplexität bietet auch hier der Einsatz virtueller Entwicklungs- und Testmethoden: »Mit digitalen Modellen kann das Verhalten von Fahrzeug und Software schneller und gründlicher getestet und die Ergebnisse können in virtuellen Umgebungen anschaulich dargestellt werden«, erklärt ViERforES-Experte Schumann. www.vierfores.de

Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft

In der dunklen Jahreszeit haben Einbrecher wieder leichteres Spiel: Die früh einsetzende Dämmerung schützt sie, wenn sie in unbeleuchtete Häuser einsteigen. 2008 verzeichnete das Bundeskriminalamt in Deutschland fast 110.000 Wohnungseinbrüche mit Diebstahl. Dabei gibt es einfache Möglichkeiten, einem Einbruch vorzubeugen, zum Beispiel Zeitschaltuhren. „Damit lässt sich leicht eine Anwesenheit vortäuschen”, sagt Thomas Haupt von TÜV Rheinland. Die Zeitschaltuhren sorgen dafür, dass Rollläden automatisch hoch- und heruntergelassen werden oder dass sich Licht an- und ausschaltet. Es gibt eine Vielzahl an Angeboten, doch nur qualitativ hochwertige Zeitschaltuhren sind mit dem GS-Zeichen von TÜV Rheinland gekennzeichnet. „Das Prüfzeichen garantiert unabhängig kontrollierte Produktsicherheit”, betont Fachmann Haupt.

Im Gegensatz zu mechanischen Zeitschaltuhren erlaubt die digitale Variante eine minutengenaue Programmierung sowie eine Vielzahl an Tages- und Wocheneinstellungen. Bei Stromausfall verhindert ein Akku das Löschen des Datenspeichers. „Neuere Modelle ermöglichen sogar einen Zufallsbetrieb”, erklärt Haupt. „Damit leuchten die Lampen nicht immer zur gleichen Zeit, das ist noch unauffälliger.” Zeitschaltuhren eignen sich im Grunde für alle erdenklichen elektrischen Geräte. Nicht nur Lampen oder Rollläden lassen sich so problemlos timen. Auch die Kaffeemaschine liefert dank einer Zeitschaltuhr einen frisch gebrühten Morgenkaffee, die Stromheizung sorgt bei der Heimkehr frühzeitig für eine warme Wohnung.

Zeitschaltuhren sind allerdings für unterschiedlich starke Strombelastungen von Anschlussgeräten ausgelegt. Daher immer auf die maximal mögliche Anschlussleistung achten, besonders wenn mehrere elektronische Geräte oder Geräte mit unterschiedlich hoher Leistung angeschlossen werden. „Eine Überhitzung führt sonst zu Defekten innerhalb der Geräte”, warnt der TÜV Rheinland-Prüfexperte. Brandgefahr besteht bei GS-geprüften Produkten jedoch nicht. Wird nur die Weihnachtsbeleuchtung im Fenster geregelt, reicht eine Zeitschaltuhr mit niedriger Leistungsangabe. Sie sorgt dafür, dass Lichterketten erst ab Einbruch der Dämmerung leuchten. Das spart zudem erheblich Stromkosten.

Quelle: TÜV Rheinland