Archiv für den Monat: August 2014

Neues Operationsgerät nach dem Vorbild der Natur

Viele neue Erfindungen lassen sich auf bionische Prinzipien zurückführen – so auch ein neues Operationsgerät zum Einsatz bei Bandscheibenoperationen. Das neue Gerät wurde am Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automation (IPA) entwickelt und wird in Zukunft die Bandscheibenoperation für den Operateur vereinfachen und das Infektions- und Blutungsrisiko beim Patienten reduzieren.

Um die Bandscheiben operativ zu bearbeiten, muss das um die Bandscheibe liegende Gewebe entfernt werden. Bislang musste der Operateur das Gewebe stückweise entfernen und dazu mit seinem Operationsgerät immer wieder den Operationsbereich verlassen. Mit dem neu entwickelten Gerät wird das zu entfernende Gewebe in das Operationsgerät eingezogen und der Operateur kann die Bandscheibe in einem Stück und ohne den Operationsbereich zu verlassen entsprechend bearbeiten. Die Entwicklung des Operationsgerätes erfolgte nach dem bionischen Prinzip. Das bedeutet, Funktionsweisen und Konstruktionstechniken sind Beispielen aus der Natur nachempfunden. Das neue Verfahren erleichtert den Chirurgen nicht nur die Arbeit, sondern mindert das Infektions- und Blutungsrisiko für den Patienten ganz erheblich, da der Operationsbereich nicht mehr zwischendurch verlassen werden muss.

Mit dem neuen Gerät kann der Chirurg bis zu vierzigmal Gewebe abknipsen. Dabei verschwindet das entfernte Material nach dem bionischen Prinzip, ähnlich wie bei einer Anakonda durch nach hinten gerichtete „Zähne“. Das eigentliche Schneidwerkzeug ist den Reißzähnen von Katzen oder Hunden nachempfunden. So ist ein glatter Schnitt im Gewebe möglich und die umliegende Knorpelmasse wird nicht beschädigt. Insgesamt wird das neue Operationsgerät demnach für Operateur und Patient viele Vorteile haben – und das nur durch die Anwendung von Funktionsweisen aus der Natur.

Fraktalantenne für Mobiltelefone

Ohne die Erfindung des katalanischen Ingenieurs Carles Puente Baliarda wären die Kommunikation mit modernen Mobilfunkgeräten in der Form, wie wir alle sie kennen und tagtäglich nutzen, gar nicht möglich. Der Spanier erfand die sogenannte Fraktalantenne, welche die Basis jeder modernen Mobilfunkkommunikation darstellt.

Bereits 1995 erfand Carles Puente Baliarda den ersten Prototyp seiner Fraktalantenne für den Gebrauch in der mobilen Kommunikation. Das leistungsstarke Sendepotential dieser speziellen Antenne hat dazu geführt, dass heute die mobile Telefonie und die mobile Internetnutzung fast überall problemlos möglich sind. Kleine und handliche Geräte mit winzigen, innenliegenden Antennen gibt es erst durch Baliardas Erfindung, denn seine Fraktalantenne sorgt dafür, dass beim Bau moderner Mobilgeräte auf riesige Antennen verzichtet werden kann.

Die Bezeichnung Fraktalantenne bezieht sich auf das, der Erfindung zugrunde liegende mathematische Fraktal. Das ist ein mathematisches Muster, welches aus kleinsten Einheiten besteht, von denen jede Einheit in ihrem Aussehen und ihrer Struktur dem Gesamtgebilde entspricht. So ist es möglich, auf kleinstem Raum eine Empfangs- und Sendequalität zu erzeugen, die einer großen und linearen Antenne entspricht.

Der Erfinder Carles Puente Baliarda begann bereits Anfang der 1990-er Jahre mit der Arbeit an seinem neuartigen Antennenkonzept. Es gelang ihm, zusammen mit seinem Team die Fraktalantenne ohne Auftrag und entsprechende finanzielle Unterstützung zu entwickeln und damit der modernen Mobilfunktechnologie den Weg zu bereiten. Carles Puente Baliarda wurde für seine Fraktalantennentechnik mit dem Europäischen Erfinderpreis 2014 im Bereich Telekommunikation ausgezeichnet.

Rhabarberleder – eine umweltfreundliche Alternative zum herkömmlich gegerbten Leder

Leder ist ein wichtiges Produkt in der Bekleidungs-, Einrichtungs- und Autoindustrie. Doch auch in anderen Bereichen wird es gern und häufig verwendet. Echtes Leder ist ein hochwertiges Produkt, bei dem gern auf seine Natürlichkeit hingewiesen wird. Doch das Gerben von Leder erfolgt herkömmlicher Weise mit äußerst aggressiven und auch umwelt- und gesundheitsschädlichen Mitteln. Rhabarberleder ist eine gesunde und umweltschonende Alternative.

Leder ist längst nicht so ein umweltfreundliches und gesundheitskompatibles Naturprodukt, wie häufig angenommen. Die zur Gerbung verwendeten Gerbstoffe sind teilweise äußerst aggressive Chemikalien, die schlecht abbaubar sind und vor allem für Allergiker oftmals ein Problem darstellen. Chromsalze und Schwermetalle spielen dabei eine große Rolle. Das Unternehmen deepmello hat ein völlig neues Gerbverfahren für Leder entwickelt. Das sogenannte Rhabarberleder ist frei von Schadstoffen und ist auch für Allergiker geeignet.

Rhabarberleder wird ohne den Zusatz von schädlichen Chromsalzen und Schwermetallen gegerbt. Stattdessen wird ein Extrakt aus den Wurzeln der Rhabarberpflanze zum Gerben genutzt. Das Unternehmen verwendet zudem ausschließlich die Häute heimischer Rinder zur Herstellung des Rhabarberleders. Das neuartige Leder ist vollständig biologisch abbaubar und zeichnet sich zudem durch besonders angenehme und weiche Materialeigenschaften aus. Es findet derzeit bereits Verwendung zur Herstellung besonders hochwertiger Produkte im Mode- und Designbereich sowie in der Automobilbranche und im Einrichtungsbereich. Das Unternehmen deepmello gehörte mit seinem neuen Gerbverfahren zu den Nominierten der Greentec Awards 2014 in der Kategorie Produktion.

Leveraxe – die neue Axt aus Finnland

Die Axt ist schon seit Jahrtausenden ein Werkzeug, das in allen Kulturen und Epochen bis jetzt in nahezu unveränderter Form in Gebrauch ist. Ein Finne hat sich jedoch eingehende Gedanken über ihre Formgebung gemacht und eine völlig neue Axt konstruiert, die auch für Ungeübte sicher im Gebrauch ist.

Äxte gibt es bereits seit Anbeginn der Menschheit. Vor allem zum Holzhacken werden sie bis heute in fast unveränderter Form gebraucht. Bei einem so ursprünglichen und traditionsreichen Werkzeug sollte man eigentlich meinen, dass Formgebung und Konstruktion ergonomisch perfekt und sicher sind. Doch genau darüber hat sich ein Finne bereits im Jahr 2005 Gedanken gemacht. Heraus kam eine völlig neuartige Axt, die garantiert trifft und auch für Ungeübte völlig sicher im Gebrauch ist. Anders als jede herkömmliche Axtschneide ist die Schneide der Leveraxe konkav. Der Greifer ist nicht, wie sonst üblich mittig angeordnet, sondern steht nach rechts ab. Dadurch rutscht die Schneide automatisch nach links, sobald die Axt in das Holz eindringt. Zudem schlägt die Leveraxe nicht komplett durch das Holz, sondern schlägt nur in das Holz ein und bleibt dort stecken. So wird das Holz durch die Bewegungsenergie zur Seite gedrängt. Die relativ kleinen Veränderungen an der Konstruktion der neuen Axt machen ihren Gebrauch viel sicherer als den einer gewöhnlichen Axt. Zudem fliegen weitaus weniger Holzspäne durch die Luft.

Die Leveraxe wurde bereits im Jahr 2005 in Finnland konstruiert. Doch erst jetzt wurde die Erfindung vom finnischen Unternehmen Vipukirves weiterentwickelt und weltweit einem breiten Publikum vorgestellt. Die Leveraxe ist inzwischen für rund 200 Euro erhältlich.

Trilon M als Bestandteil der Zukunft in Geschirrspülmitteln

Die starke Umweltbelastung durch Phosphate ist seit Langem ein bekanntes Problem. Bislang fanden sie vor allem in Reinigungs- und Waschmitteln Verwendung. Doch was für Waschmittel und viele Haushaltsreiniger inzwischen schon zum Standard gehört, ist im Bereich der Geschirrspülmittel noch Zukunftsmusik. Erst die, in 2013 von der EU verordnete freiwillige Selbstverpflichtung der Industrie zur Herstellung phosphatfreier Reinigungsmittel hat nun dazu geführt, dass BASF eine Alternative zur Verwendung von Phosphaten in Geschirrspülmitteln gefunden hat.

Phosphatfreie Haushaltswaschmittel haben sich schon in den 1990-er Jahren weitgehend durchgesetzt. Doch was bei den Waschmitteln verhältnismäßig einfach war, führte bei den Geschirrspülmitteln bis heute nur zu sehr unbefriedigenden Ergebnissen. Phosphate macht nicht nur das Wasser weicher und verhindert so Kalkablagerungen, sie lösen zudem die Essensreste vom Geschirr und sorgen dafür, dass sich diese nach dem Ablösen nicht wieder auf dem sauberen Geschirr absetzen.

Die bisherigen Versuche der Industrie, die Phosphate durch andere Stoffe zu ersetzen, brachten bislang schlechte Spülergebnisse. Nun besannen sich die Forscher des BASF Konzerns auf die Entdeckung von MGDA. Thomas Greindl, der inzwischen Vice President Global Development Home Care & Formulation Technologies der BASF ist, entdeckte die Ersatzsubstanz bereits vor über 20 Jahren und ließ sie patentieren. Nun haben die Forscher aufbauend auf diese Entdeckung ein neues Verfahren entwickelt, um MGDA (Methylglycindiessigsäure) statt der umweltschädlichen Phosphate in Geschirrspülmitteln anwenden zu können, ohne dass dadurch die Spülergebnisse schlechter werden. Ab 2015 soll nun MGDA unter dem Markennamen Trilon M industriell produziert werden und für phosphatfreie und umweltschonendere Geschirrspülmittel sorgen.

Oceanloop – Meeresfische an Land züchten

Die Überfischung der Weltmeere ist ein zunehmendes Problem für die Umwelt und auch für die steigende Nachfrage nach frischem Fisch. Mit Oceanloop hat der Anlagenbauer Neomar nun eine Technologie entwickelt, mit der Meeresfischen in einem geschlossenen Wasserkreislauf auch an Land gezüchtet werden können.

Ökologen schlagen schon lange Alarm. Rund 30 Prozent der Weltmeere sind bereits jetzt überfischt, weitere 50 Prozent stehen kurz davor. Diese Situation stellt nicht nur ein großes ökologisches Problem dar, denn auch die Nachfrage nach frischem Meeresfisch steigt weltweit kontinuierlich an. Um die Fischbestände nachhaltig zu schonen, konnten Meeresfischen bisher allenfalls in Küstennähe in Zuchtstationen aufgezogen werden. Jetzt hat der Anlagenbauer Neomar mit Oceanloop eine völlig neue Technologie entwickelt, mit deren Hilfe die Fische auch fernab der Meeresküsten gezüchtet werden können. Mit dieser Idee kam das Unternehmen aus der Nähe von Hannover in die Endrunde für den Deutschen Innovationspreis.

Oceanloop stellt einen nahezu geschlossenen Wasserkreislauf her, sodass die Aufzucht von Meeresfischen mit diesem System theoretisch überall, auch im Binnenland, möglich wird. Das neue Wasseraufbereitungssystem funktioniert als ein nahezu geschlossener Wasserkreislauf und stellt daher keine Belastung für die Umwelt dar. Oceanloop arbeitet in mehreren Wasserkreisläufen. Primär geht es dabei darum, die Ausscheidungen der Tiere so schnell wie möglich und mit möglichst wenig Wasserverlust aus dem Gesamtkreislauf zu entfernen. Mit der neuen Technologie wird es in Zukunft wesentlich einfacher, Meeresfische fernab ihres natürlichen Lebensraumes zu züchten und damit die Fischbestände in den Weltmeeren vor Überfischung zu schützen.

Vessyl – der intelligente Trinkbecher

Vessyl von Mark One ist ein völlig neuartiger Trinkbecher, denn der Becher erkennt selbstständig, welches Getränk er enthält. Die geniale Idee soll eine gesündere Ernährung  unterstützen und kommt aus den USA. Ab 2015 soll er, allerdings für einen stolzen Preis, erhältlich sein.

Mit Hilfe von Sensoren soll der neue Trinkbecher Vessyl vom amerikanischen Hersteller Mark One erkennen, welches Getränk in den Becher gefüllt wurde. Laut Erfinder und Hersteller soll der Becher sogar in der Lage sein, die Marke des eingefüllten Getränks zu erkennen. Angeschlossen an den Becher ist eine App, die noch weitaus mehr kann. Auf Wunsch meldet sie an das Smartphone die genaue Menge der im Getränk enthaltenen Inhaltsstoffe. So erhält der Nutzer gleich nach dem Einfüllen des Getränks in einer genauen Analyse den Zucker- oder Proteingehalt eines Getränks. Die Becher-Software kann zudem davor warnen, wenn die Trinkmenge im Laufe des Tages zu gering war, oder wenn der Koffeingehalt eines Bechers Kaffee zu später Stunde den Schlaf beeinträchtigen könnte.

Der Hersteller Mark One hat insgesamt 7 Jahre zur Entwicklung der Software für den intelligenten Trinkbecher benötigt, hält die genauen Details aber absolut geheim. Fest steht jedoch, dass der neue Technik-Becher noch viel Potential enthält und die dazugehörende Software noch durch diverse Funktionen erweitert werden kann und soll. Ab 2015 wird es den intelligenten Becher zu kaufen geben, allerdings zu einem Preis von stolzen 160 Euro. Wer jetzt schon einen Trinkbecher vorbestellt, erhält diesen direkt aus den USA zum Sonderpreis von 87 Euro inklusive Versandkosten.

Simulierte Ozonschicht gegen die Erderwärmung

Die globale Erwärmung durch allgemeine Umweltbelastungen ist der Hauptgrund für den weltweiten Klimawandel. Pablos Holman ist davon überzeugt, mit der von ihm neu entwickelten Idee die weltweite Erderwärmung zumindest zu stoppen und die Erdtemperatur mindestens um ein Grad senken zu können.

Der Erfinder und Futurist Pablos Holman arbeitet im Intellectual Ventures Laboratory in den USA an einer neuen Technologie und Idee, mit deren Hilfe die Erderwärmung zumindest gestoppt werden könnte und sich die Erdtemperatur um mindestens ein Grad absenken ließe. So futuristisch diese Idee auch klingen mag, an den weltweiten Standorten des Intellectual Ventures Laboratory arbeiten Erfinder, Wissenschaftler und Futuristen erfolgreich an neuen Ideen, die dem Forschungslabor jährlich über 450 Patente einbringen.

Die allgemeine Erderwärmung ist ein globales Problem, ausgelöst durch die große Umweltbelastung. Das federführend von Pablos Holman ersonnene System befindet sich noch in der Entwicklungs- und Ideenphase und erscheint auf den ersten Blick aus einer verblüffend simplen Idee zu bestehen. Laut Holman muss lediglich eine Ozonschicht simuliert werden, um die Erderwärmung nachhaltig abzuwenden und die Erdtemperatur mindestens um ein Grad zu senken. Dazu müssen laut Holman kleinste Pulverteilchen in flüssiger Form in die Stratosphäre gebracht werden. Diese Teilchen reflektieren das Sonnenlicht und halten so einen Teil der Sonneneinstrahlung von der Erde ab. Holman selbst bezeichnet seine Idee nicht als die perfekte Lösung, um den Klimawandel aufzuhalten. Doch sieht er darin zumindest einen „Plan B“. Ob Holmans Idee so einfach umsetzbar ist, wie sich das der Futurist denkt, und ob das Intellectual Ventures Laboratory mit der Umsetzung seiner Idee ein weiteres Patent für sich verbuchen kann, bleibt abzuwarten.

Glukose-Brennstoffzelle

Schrittmacher und ähnlich funktionierende Implantate benötigen Strom. Bisher beziehen sie diesen aus Batterien, die regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Für jeden Batteriewechsel ist ein neuer chirurgischer Eingriff notwendig, der nicht nur das Gesundheitssystem mit erneuten Kosten belastet, sondern vor allem für die Patienten ein erneutes Risiko bedeutet. Dem französischen Forscherteam Philippe Cinquin, Serge Cosnier, Chantal Gondran und Fabien Giroud von der Joseph-Fourier-Universität in Grenoble ist es nun gelungen mit der Glukose-Brennstoffzelle sozusagen eine „lebende Batterie“ zu entwickeln, die die notwendige Energie aus dem Blutzucker des Körpers gewinnt und daher nicht mehr aufgeladen oder ausgetauscht werden muss.

Die „lebende Batterie“ besteht aus einer Brennstoffzelle und leitfähigen Drähten. Durch bestimmte Enzyme kann sie auf die natürlichen Glukosequellen im Blutzucker des Körpers zurückgreifen und einfachen Zucker in Elektrizität umwandeln. Bislang ist es den Forschern gelungen, mit ihrer Erfindung Elektrizität aus dem Blutzucker von Säugetieren zu erzeugen. Die Glukose-Brennstoffzelle bringt aber das notwendige Potential mit, um in absehbarer Zukunft auch im menschlichen Körper als Energieerzeuger eingesetzt zu werden, der keinerlei Wartung mehr bedarf. Visionen von solch einer Biobrennstoffzelle gibt es schon lange. Doch erst die Glukose-Brennstoffzelle des französischen Forscherteams hat die Anwendung beim Menschen in greifbare Nähe gebracht. In Zukunft könnten mit der „lebenden“ Batterie das Risiko vieler Schrittmacher-Patienten minimiert und die Kosten im Gesundheitsbereich erheblich reduziert werden. Mit ihrer Erfindung gehörten Philippe Cinquin, Serge Cosnier, Chantal Gondran und Fabien Giroud zu den Finalisten des Europäischen Erfinderpreises 2014.

Bio-Natur-Strohhalme

Dominik Wagner und Jana Gessert haben mit ihren Bio-Strohhalmen ein vergessenes Naturprodukt wieder in das Bewusstsein umweltbewusster Verbraucher gerückt und auf moderne Art zu neuem Leben verholfen. Für ihre Idee der Bio-Natur-Strohalme erhielten sie den Greentec-Awards-Preis 2014 in der Kategorie Lifestyle.

Bio-Strohhalme könnten zu einer echten Alternative zu den üblichen Plastikstrohalmen werden. Bio-Strohhalme sind ein reines Naturprodukt und werden aus einer ganz besonderen Roggenart hergestellt, welche im heimischen Anbau innerhalb von 12 Monaten zu den benötigten Halmen heranwächst. Nach der Ernte im August werden die Halme sortiert und von ihrer Schale und von Wachstumsknoten befreit. Diese Arbeitsschritte erfolgen alle in Handarbeit. Anschließend werden die Halme auf die gewünschte Länge zugeschnitten, gewaschen und verpackt und sind damit für ihren häuslichen Gebrauch oder den Gebrauch in der Gastronomie, im Kino oder auf Partys bereit.

Die Idee der Bio-Strohhalme fand bei den Greentec-Awards 2014 einen so großen Zuspruch, dass sie mit dem Preis im Bereich Lifestyle ausgezeichnet wurde. Das lag sicherlich an der absolut umweltschonenden und biologisch einwandfreien Produktion und Herstellung der Bio-Strohhalme. Die Preisträger vermarkten ihre Idee inzwischen auch im Internet und sprechen damit vor allem umwelt- und gesundheitsbewusste Kunden an. Die Bio-Strohhalme sind zu 100 Prozent ein biologisches Produkt, bei dessen Produktion und Verarbeitung auf jegliche Chemikalien und Bleichmittel verzichtet wird. Durch die viele Handarbeit sind die Bio-Strohhalme jedoch nicht ganz billig und es bleibt abzuwarten, ob sie sich tatsächlich durchsetzen können.