Az új technikát nemrég mutatta be a Dr. Christine Ecker és Declan Murphy professzor vezette tudóscsapat a King’s College London Pszichiátriai Intézetében. A módszerrel több tucat autista és nem autista felnőttet vizsgáltak. A kutatók a tesztek után arról számoltak be, hogy 90%-os pontossággal felismerhető a szindróma és bíznak benne, hogy a jövőben gyerekek szűrésére is alkalmas lehet.

A kutatócsapat MRI szkennert használ, hogy képeket készítsen az agy szürke állományáról. Számítógépes képalkotó technika alakítja háromdimenziós képekké a felvételeket, amelyek segítségével jól kivehetők az apróbb agyi elváltozások is. A szürkeállomány összetett felépítését tanulmányozva az orvosok biológiai jegyek, nem pedig személyiségbeli jellemvonások alapján dönthetik el, hogy a páciens autizmusban szenved-e, vagy sem. A tanulmány megmutatja, hogy bizonyos agyi eltérések összefüggenek az autizmussal.

Az autizmus egy egész életen át tartó állapot, amit az agy fejlődési rendellenessége okoz. Az Egyesült Királyság népességének kb. 1%-át érinti, ami mintegy fél millió embert jelent. Túlnyomó többségük férfi. Ha egy férfi-nő arányt állítanánk fel, az erősebbik nem 4:1-re nyerne. Eddig a diagnózist főleg barátok vagy közeli hozzátartozók beszámolói alapján állapították meg - ami egy hosszú folyamat és nagyban függ a leírások megbízhatóságától, valamint szakértőket igényel, akik értelmezik az információkat.

A kutatás során 20 egészséges, 20 autista és 19 hiperaktív szindrómában szenvedő felnőttet tanulmányoztak. Az összes résztvevő 20 és 68 év közötti férfi volt. A hagyományos módszerekkel (IQ teszt, pszichiátriai és fizikai vizsgálatok, vérteszt) felállított diagnózis után összehasonlították az eredményeket az újonnan fejlesztett technika eredményeivel.

A King’s College kutatóinak eredeti célja az volt, hogy gyerekeken alkalmazzák az új módszert. Matthews elmondta, hogy úgy találták, hogy felnőttek mindenképpen szükségesek a kezdeti tanulmányokhoz, mert sokkal tisztább, hogy autizmusban szenvednek-e.

„Feltételeztem, hogy a pácienseket már hosszú ideje követték pszichológusok és az idő folyamán a diagnózisok teljesen letisztultak.” - mondta. „Egy gyereknél, csak korlátozott idő áll rendelkezésre, hogy megfigyeljük a viselkedésbeli változások fejlődését. Még elég bizonytalan, hogy amit látunk, azt a szindróma jeleként azonosíthatjuk-e.”

A kutatók elmondták, hogy még sok munkára van szükség ahhoz, hogy bebizonyítsák, hogy módszerük elegendően hatékony a korai diagnosztizálásra is. A vizsgálatokat szeretnék kiterjeszteni gyerekekre is, amitől azt várják, hogy pontosabb információkat kapnak. A gyermekkori diagnózis mellett arra is van remény, hogy a technikával a nem ismert autista esetek is felderíthetőek lesznek.

„A 7461 angol felnőttön elvégzett tanulmányunk azt sugallja, hogy a legtöbb autista felnőtt nem diagnosztizált. Habár az új módszer még nem áll készen a mindennapos rutin vizsgálatokra, minden lépést, ami korábbi diagnózist tesz lehetővé, üdvözlünk.” - mondta Terry Brugha, a Leicester Egyetem pszichiátria professzora.

Akusztikai álcázás

Sikerült megtalálni a hanghullámokat eltérítő anyag receptjét

Mérnökbázis

Lehetséges, hogy egy napon a fény- és mikrohullámok mellett hanghullámok is álcázhatóak lesznek. Kutatók kifejlesztették egy olyan anyag receptjét, amely képes a hanghullámokat oly módon eltéríteni, hogy egy adott objektum eltűnjön a ''hangmentes térben''. A ''Physical Review Letters'' szaklapban publikált tanulmány ezzel ellentmond azoknak a korábbi feltételezéseknek, amelyek szerint egy ilyen 3 dimenziós ''hangtalanná tevő köpeny'' nem létezhet.

Egy optikai álca nem más, mint egy speciális felülettel rendelkező burkolat, amely képes eltéríteni a fényhullámokat az objektum körül anélkül, hogy azok visszaverődnének. A külső szemlélő számára a burkolattal körbevett objektum láthatatlan, ugyanis a szem csak a fény változását (visszaverődés, elnyelődés) képes észlelni. A természetben azonban nem léteznek ilyen tulajdonságokkal rendelkező anyagok.

Az álcázó burkolat kifejlesztésének első lépéseként ki kell deríteni, milyen molekuláris és fizikai tulajdonságokkal kell rendelkeznie egy anyagnak ahhoz, hogy képes legyen a sugarak eltérítésére. A következő lépésben meg kell találni ennek a mesterséges anyagnak az előállítási módját.

2006-ban Prof. Steven Cummer a Duke Egyetem elektronika és számítástechnika professzora kollégájával, David Schuriggal együtt letette az elméleti alapokat egy elektromágneses sugarakat láthatatlanná tevő burkolat megvalósításához. Ez a burkolat elméletileg különböző hullámhosszal rendelkező elektromágneses sugarakat képes eltéríteni, így az általa körbevett objektum mintegy láthatatlanná válik. Nem sokkal később következett egy hasonló elven működő recept a mikrohullámú sugarak eltérítésére.

Amikor azonban a kutatók ugyanezt a módszert hanghullámokra akarták kifejleszteni, látszólag megoldhatatlan akadályokba ütköztek. Az első elméletük csak kétdimenziós térben működött, ugyanis egy olyan elektromágneses hullámok és a hanghullámok közötti kölcsönhatásán alapult, amely csak síkban valósulhat meg. Újabb csapást jelentett a kutatás számára egy másik kutatócsoport által végzett tanulmány, amely szerint nem létezhet 3 dimenziós akusztikai álcázó burkolat és ezt az állítást több érvvel is alátámasztották.

Ennek ellenére Cummer nem volt meggyőzve. Számára ''a hullámok csupán hullámok''. Így nem tudta elfogadni, hogy amit elektromágneses hullámokkal végre lehet hajtani, azt hanghullámokkal ne lehessen. Folytatta a kutatást, mégpedig a saját kutatócsoportja által kifejlesztett mikrohullámú álcázó burkolat elmélete alapján. Végül sikerült úgy módosítani az egyenleteket, hogy a 3 dimenziós burkolat hanghullámok eltérítésére is alkalmassá vált. Tehát Cummer talált egy működőképes akusztikai álcázó burkolatot - legalábbis elméletben.

Elmondása szerint ezzel egy olyan anyag receptjét fejlesztették ki, amely olyan üreget képes alkotni a térben, amelyben tárgyakat lehet ''elrejteni'' a hanghullámok elől. Egy ilyen akusztikai álcázó burkolat például láthatatlanná tenné a tengeralattjárókat a szonár számára, illetve feljavíthatná a koncerttermek akusztikáját, amennyiben a zavaró oszlopokat mintegy eltünteti.

Ugyan az akusztikai álcázó burkolat elmélete kevésbé átfogó, mint a mikrohullámú burkolaté, azonban a megszerzett új ismeretekkel megnyílt az út az újszerű akusztikai anyagok kutatása előtt. Olyan anyagokról van szó, amelyek megváltoztatják egy objektum ''akusztikai alakját'', amennyiben elhajlítják vagy koncentrálják a hanghullámokat.

Mérnökbázis

Élelmiszervizsgálat alacsony energiájú röntgensugarakkal

Az európai kutatók által kifejlesztett új ellenőrző rendszer segítségével biztosak lehetünk abban, hogy amit vacsorára eszünk az tényleg étel és semmi más.

Mérnökbázis

Az úgynevezett Modulispex rendszer egy olyan új érzékelési technológián alapul, amely lehetővé teszi a nagyenergiájú röntgenek helyett az alacsony energiájú változat használatát és még így is képesek nagyfelbontású, kiváló kontrasztú képeket szolgáltatni, akár 500 mm/sec vizsgálati sebesség mellett.

A rendszert fel lehet használni az élelmiszerek csomagolásán lévő bélyegzések ellenőrzésére, csomagolási hibák keresésére és megtalálhatunk vele bármilyen méretű idegen részecskéket bármilyen fajtájú élelmiszerben, az almában lévő kukactól a kenyérben esetleg fellelhető homokszemekig.

Eddig az élelmiszer előállításban alkalmazott röntgen vizsgálati technológiák között azok a nagy energiájú berendezések voltak többségben amelyek nem sokban térnek el a repülőtéren alkalmazott csomagvizsgálóktól. Az alacsony energiájú röntgensugarakat használó nagyobb felbontású módszereket nem nagyon alkalmazták, mert túl sokáig tartott az áru ellenőrzése és lelassította volna a sorozatgyártás ütemét a modern előállító és csomagoló üzemekben.

De az új CdTe CMOS névre hallgató detektor kifejlesztésével, amely képes alacsony energiájú sugarak észlelésére is, a kutatók egy olyan új berendezést alkottak, amely 300 képet is készíthet másodpercenként. Ez a mennyiség elegendő ahhoz, hogy éles képeket kapjunk a futószalagon 0,5 m/s sebességgel haladó árukról.

Az elkészített képeket a vizsgáló berendezés szoftvere feldolgozza és automatikus kiszűr minden rendellenességet, pontosan és gyorsan. Mióta a röntgenfelvételek felbontása a 0,1 mm-t is eléri - ez 16-szor jobb, mint ami a létező nagyenergiájú rendszerekkel elérhető - lehetségessé vált, hogy akár olyan kicsi és finom tárgyakat is észlelhessen a berendezés, mint egy halszálka.

''Még a magas élelmiszer előállítási standardok és fertőtlenített csomagolások világában is sokkal gyakrabban fordulnak elő idegen testek vagy csomagolási hibák, mint ahogy azt a legtöbb ember gondolná.'' - mondta Jörgen Rheinlaender, a Modulinspex projekt koordinátora, a dániai központú Innospexion vállalat igazgatója.

''A legtöbb repülőtéri röntgenvizsgáló berendezés szinte teljesen egyforma, mert mindenütt ugyanazt a munkát kell elvégezniük.'' - magyarázta Rheinlaender. ''Az élelmiszeriparban viszont mindenki más követelményektől függ: más sebességű futószalag, más fajtájú, méretű terméket kell megvizsgálni, különböző egészségügyi szabályozásoknak kell megfelelni.''

Ebből kiindulva a rendszer fejlesztésekor fontos szempont volt a moduláris felépítés, amely lehetővé teszi, hogy a hardver és szoftver elemeket egyszerűen hozzáigazítsák az összes élelmiszeripari gyártó igényeihez.

Eddig három rendszert értékesítettek Spanyolországban, az Egyesült Királyságban és Dániában. Mindhárom üzlet a dániai Scandinavian Food-PharmaTech  kiállítás után köttetett múlt novemberben, ahol a fejlesztő vállalat partnereivel együtt több bemutatót is tartott.

Furcsa módon a három eladott berendezés egyikét sem az élelmiszer ágazatban használják, ami megerősíti Rheinlaender úr álláspontját, mely szerint a technológia széles körben alkalmazható. Az Egyesült Királyságban például a rendszert szűrők ellenőrzésére használják, Dániában pedig kabátok alapanyagául szolgáló bundák minőségét ellenőrzik vele.

''A technológia piaca valóban hatalmas'' - mondta Rheinlaender. ''Csak az élelmiszeriparban 20%-ot meghaladó növekedést prognosztizálhatunk és további piacokat látunk más területeken. Az autóiparban tömítéseket lehet ellenőrizni vagy felhasználható a rendszer a hamisítványok kiszűrésére.''

Mérnökbázis

Új megoldások a titkosított adatforgalom ellen

Osztrák kutatók kifejlesztettek egy olyan rendszert, amelynek segítségével megakadályozható a mobiltelefonokon, vagy Internet-telefonokon (VoIP) keresztül történő titkosított adattovábbítás.

Mérnökbázis

Az úgynevezett ''steganográfia'' ellen kifejlesztett technológiát a St. Pölteni Főiskolán a ''StegIT'' elnevezésű kutatási program keretében IT-szakértők dolgozták ki Johann Haag vezetésével. Haag elmondása szerint jelenleg számos lehetőség létezik arra, hogy valaki észrevétlenül küldhessen adatokat mobil- illetve számítógépes hálózatokon keresztül.  Így például titkosított adatcsomagokat lehet elrejteni a hálózatokban mindig megtalálható statikus zajban is. Az úgynevezett ''Echo Hiding'' esetén audio-fájlokhoz vagy telefonbeszélgetésekhez csatolnak egy mesterséges visszhangot, amely titkosított adatokat tartalmaz.

Haag szerint igen nagy erőfeszítéseket igényel, ha egy hálózat adatforgalmából ki szeretnénk szűrni a titkosított adatcsomagokat. A kutatók ezért egy alternatív módszert javasolnak: a hálózatban továbbított adatokat egy megfelelő szoftver segítségével úgy módosítják, hogy azok ne veszítsék el a lényegi információt, viszont a titkosított adatok összekeveredjenek.

Lehetőség van például arra, hogy egy az emberi fül számára nem érzékelhető statikus zajt visznek az adatforgalomba. A hangot, illetve a képi információt ez nem zavarja, viszont lehetetlenné teszi a titkosított adatok dekódolását.

A módszer hátránya, hogy nem képes a titkosított önálló adatforgalom felderítésére. Ezért aztán alkalmatlan a bűnözői szervek és terrorszervezetek felkutatására. Ennek ellenére a ''StagIT'' keretében kifejlesztett eljárás segítségével egyszerűen és széles körben lehet megakadályozni a titkosított adatforgalmat. A projekt második fázisában a kutatók már konkrét prototípusokat szeretnének kifejleszteni, a módszer működőképességét ugyanis már a gyakorlatban is bemutatták.

Mérnökbázis

Fókák segítenek megfejteni az óceán titkait

Elefántfókák fejére szerelt adatgyűjtő berendezések segítségével a kutatók olyan információkhoz juthatnak a klímaváltozásról, amely más módon elérhetetlen.

Mérnökbázis

A St. Andrews University tengeri emlősöket kutató részlegének műszeres csapata készítette a kisméretű adatgyűjtőket, amelyek az óceán fizikai paramétereit mérik a fókák úszása közben.

A kutatók általában műholdas felvételeket, úszó tutajokat, hajókat használnak adatgyűjtésre, de a Déli-óceán jégtakarója mindhárom módszer számára gyakorlatilag lehetetlenné teszi a megfigyelést.

„A Déli-óceán nagyon fontos pont a klímakutatásban, mert a benne lejátszódó folyamatok körforgása kulcsfontosságú a földi klíma megértésében és a hatalmas jégfelülete nagyon érzékeny a klímaváltozásra” – mondta Mike Fedak professzor az egyetem tengeri laboratóriumának munkatársa.

„A déli elefántfókák bebarangolják az egész Déli-óceánt  és télen a jég alatt is mozognak, amikor a szokványos adatgyűjtők csődöt mondanak.”

A fókákra erősített szenzorok mérik a hőmérsékletet, nyomást és az óceán sótartalmát. A mérési eredményeket műholdas kapcsolaton keresztül továbbítják amikor a fóka feljön a felszínre. Ekkor a berendezés elküldi a fóka helyzetének koordinátáit is. Ezekből az információkból a kutatók felépítenek egy adatbázist az eddig elérhetetlen óceánrészekről - beleértve a téli jég borította területeket is -  mialatt további érdekességeket tudhatnak meg a fókák életéről.

Az új adatbázis segítségével képesek követni a tengeri jég keletkezésének növekvő-csökkenő ciklusát, ami segíthet pontosítani a déli-óceáni körfolyamatok számítógépes modelljét. Az egyetlen még hiányzó, korlátozottan lefedett terület a csendes-óceáni rész, ahol nincsenek szigetek, így a fókák nem tudnak megtelepedni.

Elefántfókák segítségével a jég alá zárt fontos adatokhoz juthatnak a kutatók.

A projekt alatt már 100 fókát szereltek fel az óceánkutató szenzorokkal és az állatok rutinszerűen küldik a közel valósidejű információkat a sarki régióról.

Az adatokat automatikusan szétküldik a Meteorológiai Világszervezet telekommunikációs rendszerén keresztül a világ időjárás előrejelző központjainak, ahol beépítik őket az oceanográfiai modellekbe és hosszú távú klímaváltozási előrejelzéseket is készítenek.

Mérnökbázis

Üzemanyagcellákkal működő világítótorony

Anglia: először alkalmaznak hidrogént a kikötői berendezéseknél

A világ első üzemanyagcellákkal működő világítótornya a Tees és Hartlepool kikötők felé igyekvő tengerészeknek mutatja az utat. Ezek a kikötők Nagy-Britannia legforgalmasabbjai közé tartoznak. A történelminek számító South Gare világítótorony Anglia északkeleti részén, a Tees folyó torkolatánál található. A fénysugarát több mint 40 kilóméteres távolságból látni lehet.

Mérnökbázis

A világítótorony az Északi-tenger viszontagságos időjárásának van kitéve. Az üzemanyagcellával és a hidrogénellátással szemben támasztott követelmények ezért nagyon magasak. A hely megválasztása azonban tudatos volt, ugyanis így akarják megmutatni a projekt vezetői a hidrogénnel működő energiarendszerek teljesítőképességét extrém körülmények között.

A világ első üzemanyagcellával működő világítótornya (Forrás: Air Products)

A Centre for Process Innovation (CPI) elnevezésű kutató-fejlesztő munkát végző cég vezetésével négy vállalat hároméves munka során dolgozta ki a fenti projektet. A kikötői hivatal és a világítótorony üzemeltetője mellett két hidrogénenergia specialista is részt vett a projektben: az üzemanyagcellákat előállító Schunk cég és a hidrogén-infrastruktúra felépítését és folyamatos ellátását biztosító Air Products vállalat.

Ian Williamson, az Air Products hidrogénnel kapcsolatos létesítmények felelőse rendkívül örül az új alkalmazásnak. Szerinte az extrém körülmények között működő világítótorony megmutatja majd a hidrogénben, mint energiahordozóban rejlő lehetőségeket.

Mérnökbázis

Gyakran alig találni parkolóhelyet egy nagy bevásárlóközpont előtt. Hogyan mehet egyszerűbben? Megmutatják a Saarland Egyetem kutatói: Kifejlesztettek egy szenzort, amely a mágneses mező mérésén alapul és képes megtalálni a szabad helyeket. Az eredményt pedig képernyőkön jelzik ki az autóvezetőknek. A felügyeleti rendszert jelenleg repülőtereken tesztelik, de valószínűleg a városi forgalom irányításában is szerepet kaphat.

Minden autó minimálisan megváltoztatja környezetében a Föld mágneses terét. Ezért az autó fém részei felelősek. Az új mágneses mező szenzorok ezt a csekély mértékű eltérést is pontosan tudják mérni. „A szenzorok nagyon érzékenyen reagálnak, így a járműveket nagyobb távolságból is fel lehet ismerni. Eltérően a kameráktól, amelyek köd vagy eső esetén nem működnek jól, a rendszert az időjárástól függetlenül lehet használni.” - magyarázta Uwe Hartmann, a kísérleti fizika professzora a Saarland Egyetemről. Egy érzékelő és a hozzá tartozó elektronika a kamerákhoz képes kedvező árfekvésű és kevés áramot fogyaszt, ezért nagyobb területek felügyeletére is bevethető.

A parkolóházakban vagy a bevásárlóközpontok előtti parkolók előtti nagy felületen a mágneses mező szenzorok pontosan felismerik, hogy mely parkolóhelyek szabadok még. Az autósokhoz az információ nagy képernyőkön keresztül jut el, amelyeket reklámcélokra is fel lehet használni. „A forgalmat is lehet az érzékelők segítségével felügyelni és lámpákkal irányítani, mivel a szenzorok adataiból egyszerűen kiszámítható az autók sebessége is.” - mondta Hartmann. Egy további alkalmazást látnak a kutatók a hajózásban, ahol a szenzorok nagy zsilipekben érzékelnék, ha egy hajó halad át a zsilipkapun.

Nagyméretű kijelzők mutatják a szabad helyeket (© Universität Saarland)

A gyakorlati teszteket a rendszer a frankfurti, a saarbrückeni és a tesszaloniki repülőtereken teljesíti. „Minden évben a világ repülőterein több száz tényleges vagy majdnem baleset fordul elő, amikor a repülőgépek a földön egymással vagy kiszolgáló járművekkel ütköznek.” - figyelmeztetett Hartmann. A mágnesen mező szenzorok segítségével megakadályozható, hogy a gépek túl közel kerüljenek egymáshoz a gurulóutakon. „Legelsőnek az épületek közötti területeket, ahol a földi radarok rosszul vagy egyáltalán nem működnek, kell az új rendszerrel ellátni.” - magyarázta Hartmann.

A frankfurti repülőtéren a Fraport vállalattal együttműködésben tovább vizsgálják, hogy a szenzorok milyen további feladatot kaphatnak a repülőtéri biztonság területén. Néhány fejlesztés már bevezetés előtt áll. Megismerkedhetünk velük a héten megrendezésre kerülő Hannoveri Vásáron.

Az első elérhető jetpack-szerű herkentyűket minden bizonnyal olyan jelentkezők próbálhatják először megszelídíteni, akiknek hivatásukból fakadóan elengedhetetlen, hogy a lehető legrövidebb idő alatt jussanak el viszonylag távoli helyekre - mint például a mentősöknek a baleseti helyszínekre.

A szerkezet valójában nem igazi lökhajtásos elven működik, csupán hagyományos, dízel erőforrást használ két ventillátorának meghajtásához. 30 percig képes repülni, a vele elérhető maximális sebesség 97 kilométer óránként. A bátor vállalkozók egyik kezükkel az emelkedést és a fordulást, míg másikkal a gyorsítást és az egyensúlyozást kontrollálhatják. A biztonságról, illetve az esetleges sérülések minimalizálásáról ejtőernyő gondoskodik.

A különös terméket a Martin JetPack 2011-ben dobja piacra, fogyasztói ára 100.000 dollár körül alakul majd.

Csontszimulátor

Mérnökbázis

Az ETH Zürich és az IBM zürichi kutatólaboratóriumának munkatársai bemutatták az emberi csontszerkezet eddigi legalaposabb szimulációs vizsgálatát, amelyhez egy IBM Blue Gene/L szuperszámítógépet is használtak.

A csontritkulás korai felfedezése döntő fontosságú a folyamat megállításában. Tehát egy szimuláció, amely megmutatja, hol várható törés, hol erős a csont, nagyban hozzájárulna, hogy pontosabb megelőző méréseket végezzenek az orvosok, mielőtt a folyamat előrehaladottá válik.

Szó szerint ''porózus csont'' az osteoporosis (csontritkulás) egy jellegzetessége a csontsűrűség csökkenése, amelynek eredménye, hogy megnő a törések kockázata. Sajnálatos módon sok esetben a csontritkulást nem fedezik fel, amíg be nem következik a törés. Ekkor azonban a betegség már előrehaladott stádiumban van, ami miatt inplantátumok, megerősítések beültetésére lehet szükség, hogy megelőzzék a további töréseket.

Napjainkban a csontritkulás vizsgálatát a csont tömegének  és sűrűségének röntgenes vagy computer tomográfos mérésével végzik, ami nagyban tapasztalati módszer.

Tanulmányok megmutatták azonban, hogy a csonttömeg mérések csak mérsékelten adnak pontos képet a csont erősségéről. Ez azért van, mert a csontok nem tömör szerkezetűek: a külső héjon belül szivacsszerű a közepük. Ezek az összetett mikrostruktúrák adják a csontnak a teherviselő képességét.

Azzal a célkitűzéssel, hogy pontos, hatékony és gyors módszert fejlesszenek ki a csont erősségének automata analízisére az ETH Zürich Mechanikai és Számítástudományi Osztályának munkatársai a zürichi IBM kutatólaboratóriumával közösen fejlesztésekbe fogtak. A közösen kifejlesztett módszer kombinálja a sűrűségméréseket a belsőcsont mikrostruktúrák nagyméretű mechanikai szimulációs analízisével.

Nagyméretű, parallel számításokat felhasználva a kutatók létrehoztak egy dinamikus feszültségtérképet, amely a csontra ható erőkkel együtt változik. A térkép alapján az orvos pontosan tudja hol és mekkora terhelés alatt fog a csont nagy valószínűséggel eltörni.

''Az, hogy tudjuk mikor és hol fog a csont nagy valószínűséggel eltörni, azt jelenti, hogy az orvosok sokkal pontosabban tudják felmérni a csontritkulás okozta károkat és az estleges megerősítő műtéteknél megtalálják a legmegfelelőbb helyet az inplantátumok számára.'' - mondta Dr. Costas Bekas az IBM zürichi számítástudományi csoportjának munkatársa.

Jelen kutatás az első alapvető lépés a nagyméretű csontszimulációk mindennapi orvosi használata felé. A jövő kutatásaiban az IBM és az ETH tudósai azt tervezik, hogy túl a csonterősségi számításokon egyedi orvosi eseteket is szimulálnak, amellyel egy újabb lépést tesznek előre a csontritkulásos törések megelőzésében.

''Tíz év múlva a szuperszámítógépek teljesítménye elérhető lesz az asztali számítógépeken és a csonterősség szimulációk rutineljárások lesznek a computertomográfiában.'' - tette hozzá Dr. Alessandro Curioni az IBM kutatólaboratóriumának számítástudományi csoportjának igazgatója.

Mérnökbázis

Az erőművek összhatásfokát növelni lehet a gőz hőmérsékletének növelésével. A friss gőz hőmérséklete egy korszerű erőműben jelenleg 600 Celsius fok, nyomása 250 bar körül mozog. Az új anyaggal a mérnökök megcélozzák a 700 fokot és a 350 bar nyomást, amellyel jobb hatásfokot, ezzel alacsonyabb szén-dioxid kibocsátást lehet elérni.

A ThyssenKrupp VDM kutatói egy már létező nikkel alapú acél ötvözetet vettek alapul. A fejlesztőmunka eredménye a 617 B ötvözet, amely nagy szilárdságot, jó alakíthatóságot és jó hegeszthetőséget is kínál. A jövő erőműveiben csövek, csatlakozók és szelepek készülhetnek az új anyagból, de gyárható lesz lemez formában is.

A 617 B ötvözet különleges tulajdonságait három tényezőnek köszönheti. Először, vákuumban olvasztják, meggátolva, hogy a levegőből nemkívánatos vegyületeket vegyen fel. Másodszor egy minimális mértékű bórt is tartalmaz, amelynek mennyiségét precízen adagolják és ellenőrzik. Végül az ötvözet molibdén- és széntartalmát úgy optimalizálták, hogy javítsák hegeszthetőségét, mialatt sikerült megőrizni eredeti szilárdságát.

A tökéletesített 617 B ötvözet előfutárát már kb. öt éve tesztelik laboratóriumokban és erőművekben. Az eredmények és a tapasztalatok döntő szerepet játszottak az új anyag fejlesztésében. 2012-től a high-tech ötvözetet erőművekben is bevetik a laborvizsgálatokkal párhuzamosan.

„A laboratóriumi tesztek mellett szükséges, hogy legyártsuk a tényleges egységeket és teszteljük a jelenlegi erőművekben.” - mondta az E.ON Energie vállalattól Helmut Tschaffen. „Ebbe beletartozik annak a demonstrálása, hogy az anyag képes kibírni az üzemelés során fellépő feszültségeket indításkor, leálláskor, terhelésváltáskor is.” - tette hozzá.

„Biztosak vagyunk benne, hogy a 617 B ötvözet jó tulajdonságait igazolják a tesztek és hamarosan elkezdhetjük az anyag marketingjét.” - mondta Dr Jutta Klöwer, a ThyssenKrupp VDM kutatás fejlesztésért felelős igazgatója. „Ez egy lépéssel közelebb visz célunk eléréséhez, hogy jobb hatásfokú, alacsony szén-dioxid kibocsátású erőműveket építsünk.”

Mérnökbázis - ahol a mérnökök találkoznak

Áramlástan

Mérnökbázis - ahol a mérnökök találkoznak

Mérnökbázis - ahol a mérnökök találkoznak

A Shenyangban található Liaoning Huishan Tehén Farm 250000 tehenének trágyáját biogázzá alakítják, amelyből a becslések szerint évente 38000 MWh-nak megfelelő energiát fognak előállítani a négy GE JMS420 Jenbacher gázmotorral. Az áramot a kínai állami elektromos hálózatba táplálják.

A GE szállítja a Jenbacher gázmotorokat

A Huishan Farm igazi mintatelep lehet. Amellett, hogy a biogázt energiatermelésre használják, a gáz előállításakor keletkező folyadékkal a legelők füvét táplálják, a szilárd hulladékot pedig szerves trágyaként hozzák forgalomba.

A farm várhatóan 2010 szeptemberében kezdi meg működését.

Mérnökbázis - ahol a mérnökök találkoznak

Mérnökbázis - ahol a mérnökök találkoznak

A közeljövő vásárlói - egy érzékelőkkel ellátott intelligens csomagolásnak köszönhetően - pontos információt kaphatnak az üzletek polcain található élelmiszerek pillanatnyi minőségi állapotáról. Legalábbis ez a hosszútávú célja az Európai Unió által támogatott FlexSmell projektnek, melyet a svájci Szövetségi Politechnikai Egyetem (Lausanne) kutatói vezetnek. 

Danick Briand vezető kutató - a lausanne-i egyetem szenzorokkal és miniatűr elektronikai rendszerekkel foglalkozó laboratóriumának vezetője – olcsón, tömegtermeléssel előállítható, energiatakarékos „szagló rendszerek” beépítését szorgalmazza az élelmiszerek csomagolásához használt tálcákba. Elképzelései szerint ez a vívmány éppúgy használható lenne a szupermarketek polcain, mint az áruk szállítása során.

Briand szerint a szerkezet komponenseinek tartósságát biztosítani igen nagy kihívást jelent egy olyan rendszerben, mely egyszerre tartalmaz érzékelőket, elektronikát, valamint vezeték nélküli adatforgalom vételére alkalmas antennát. Az érzékelők a csomag olyan alapvető paramétereinek mérését végzik majd, mint a hőmérséklet, a páratartalom, illetve olyan egyéb jellemzők, melyek meghatározzák egy adott termék minőségét. Ilyen jellemző például az etilén tartalom, ami befolyásolja a gyümölcs érését, a virágok nyílását, ahogyan a fa levelének hullását is. „Az etilén, csekély mennyisége ellenére jól tükrözi a gyümölcs érettségének szintjét.” – állítja a kutató.

Az új, intelligens csomagolás mérni fogja továbbá az élelmiszer által kibocsátott pára hexanol tartalmát is, amelyből nagy biztonsággal lehet megállapítani az élelmiszer romlásának folyamatát.

Briand szerint három lehetséges útja van a főbb jellemzők mérésének. Az egyik technológia alapja a kapacitív elv. Az eljáráshoz kapacitív kémiai szenzorokat használnak, melyek két – dielektrikus anyaggal elválasztott – elektródából állnak. Ezek a szenzorok csak bizonyos kémiai anyagokra érzékenyek, melyek jelenlétére a dielektromos állandók változásából, illetve a dielektromos réteg vastagságának növekedéséből lehet következtetni.

A másik eljárás a higrometrikus mérés. Itt piezorezisztív elemek segítségével mérik egy nedvességérzékeny filmréteg méretének változását. Az egyik végén befogott rezgő elem, úgynevezett rezgőnyelv rezgési frekvenciájának változását mérik, ami függ a nyelv felületén felhalmozódott nedvesség súlyától.

A harmadik lehetséges módszer a térvezérlés elvén alapuló eljárás, mely során szigetelőréteges térvezérlésű tranzisztorból álló, konstans feszültségen működő energiaátalakítót alkalmaznak. „Ha egy indukálódó jel megváltoztatja az eszközben a feszültségeloszlást vagy a félvezető vezetőképességét, az megváltoztatja a kimenő áramot is, ami a tulajdonságok változását mutatja.” – mondja Briand.

A FlexSmell projekten dolgozók úgy vélik, hogy az élelmiszerek jellemzőit tartalmazó információk RFID segítségével vezeték nélkül is továbbíthatók lesznek az élelmiszerszállítás során. A vásárláskor pedig nemsokára – akár 5-10 éven belül - pontosan meg tudjuk majd állapítani a csomagolásról, éppen milyen minőségű terméket teszünk a kosarunkba.  

Mérnökbázis - ahol a mérnökök találkoznak

Új technológiák a szuperszonikus repülésben

Aerodinamikai trükkök a hangrobbanás elkerülésére: a repülőgépgyártók célja a hangsebesség csendes átlépése

A repülőgépgyártók különféle megoldásokkal igyekeznek tompítani a hangrobbanásnak nevezett jelenséget, amelyet a repülőgépek a hangsebesség átlépésekor generálnak. Ezek a lökéshullámok szélsőséges esetben még az ablaküvegeket is képesek betörni. Az új technológiák egy részét már alkalmazzák a gyakorlatban, ugyanakkor számos fejlesztés még csak tervezési stádiumban van és a jövőben különböző projektek keretében kerülnek majd tesztelésre.

A fejlesztésekben elöljáró az amerikai Northrop-Grumman repülőgépgyár, akik az F-5E típusú vadászgépük törzsének alsó részét szélesítették ki. A módosítás hatására megváltoznak a repülőgép áramlási tulajdonságai a hangsebesség átlépésekor, a lökéshullámok által keltett hangrobbanás hangereje 20 százalékkal mérséklődik.

A hangsebesség elérésekor a repülőgép orránál, a szárnyaknál és a hajtóműveknél levő torlópontokban mintegy „összetömörödik” a levegő. A repülőgép körül egy nyomáshullámok által határolt kúp alakú nyomásfront alakul ki. Ezt a kúpot nevezik Mach-kúpnak is. A határoló nyomáshullámok földre érkezésükkor váltják ki a hangrobbanást. Ez a jelenség főleg lakott területek fölött okozhat problémát zajvédelmi szempontból. Többek között ez akadályozza meg azt is, hogy kisméretű, szuperszonikus repülőgépeket gyártsanak, amelyek az utasaikat hihetetlenül rövid idő alatt juttatnák el az úti céljukhoz. A München-Hamburg távolságot például akár 20 perc alatt lehetne teljesíteni.

Ezen cél megvalósításához járul hozzá a QSST elnevezésű koncepció, amelyet a Lockheed Martin fejlesztett ki. A QSST a „Quiet Small Supersonic Transport” rövidítése, tehát egy olyan kisméretű, csendes szuperszonikus repülőgépről van szó, amely méretben leginkább a Learjethez hasonlítható és nagyjából tizenkét személy szállítására alkalmas. Az egész repülőgépet a hangrobbanás elkerülésének fényében tervezték. Így például a szárnyak végighúzódnak a törzs mentén, amivel a szárny belépő élén keletkező torlópontot igyekeznek elnyújtani.

A törzs hátsó felében, ahol a függőleges vezérsík és a hajtóművek találhatók, egy légterelő elemet helyeztek el a nyomáshullámok felosztására, amely így megakadályozza ezek felerősödését. Az aerodinamikai trükkök bevetése ugyan nem akadályozza meg a hangrobbanást, de jelentős mértékben tompítja azt. Számítások szerint ez a „lecsendesített” hangrobbanás egy autó ajtajának becsapódásával egyenértékű.

A koncepció mögött J. Michael Paulson áll, aki Allen E. Paulson, a Gulfstream vállalat alapítójának és egykori igazgatójának fia. A Gulfstream cég régi motorosnak számít a magángépek piacán. J. Michael Paulson a QSST koncepcióval apja egykori vízióját követi: Allen E. Paulson célja volt a repülési idő lerövidítése és egyben a komfortérzet és a rugalmasság növelése a repülőgépeivel kapcsolatosan.

J. Michael Paulson ezért megalapította a Supersonic Aerospace International (SAI) LLC céget. A vállalat elnevezése egyben a célját is magában hordozza: az ő megbízásukból a Lockheed Martin fejlesztési osztálya, a Skunk Works egy olyan szuperszonikus repülőgép-koncepció megvalósításán dolgozik, amely elég csendes ahhoz, hogy lakott terület felett repülhessen.

A QSST számára elegendő egy 2,5 kilométer hosszú kifutópálya is. A hajtóműveket a General Electric, a Pratt & Whitney vagy a Rolls Royce fogja szállítani. Paulson elképzelései szerint 2012-re a szuperszonikus magángép kész lesz az első utasok szállítására.

Mérnökbázis

Az autó tetején található egy napelem, amely a légkondicionáló berendezés hőszivattyúját látja el energiával. A belső tér újrahasznosított anyagokból, szerves alapú festékek felhasználásával készült. A gyártó elmondta, hogy hibrid változatot is terveznek, amivel csökkenthetők lennének a költségek, így több ember számára válna elérhetővé a háromkerekűjük.

Az Aptera 2E modell valamikor idén kerül kereskedelmi forgalomba. Design

Mérnökbázis - ahol a mérnökök találkoznak

Minden jel arra mutat, hogy a maják már ismerték a víznyomásban rejlő lehetőségeket. Minderre a maják Palenque városában, egy akvadukt tanulmányozása közben jöttek rá a Pennsylvaniai Egyetem kutatói. A kutatás során megvizsgált csatornavezetékben elegendő nyomás keletkezett ahhoz, hogy 6 méteres magasságba emeljék a vizet. A kutatók elképzelhetőnek tartják, hogy szökőkutat tápláltak ilyen módon a maják. – írja a „Journal of Archaeological Science”.

Palenque a mexikói Chiapas tartományban egy fennsíkon elterülő, számtalan patakkal keresztül szelt város, Krisztus után 250 és 600 között élte fénykorát. Máig, mindössze 5%-át ismertük meg a városnak, a többit elfedte az esőerdő sűrűn burjánzó növényzete. A feltárt városrészekből viszont egyértelműen kiderült, hogy a maják akvaduktokat, és földalatti vízvezetékeket is építettek a városukba. Ezeket pedig mind úgy méretezték, hogy azok képesek legyenek a legcsapadékosabb időjáráskor is a víz elvezetésére. Lényeges, hogy a földalatti vezetékek használatával helyet takarítottak meg a teraszos városépítés számára, hiszen a maják városa egy hegyektől szorosan körbevett területen fekve erősen korlátozott terjeszkedési lehetőségekkel rendelkezett.

Valahogy így működhetett

A „Piedras Bolas Aqueduct” névre keresztelt csatornaszakasz érdekes kialakítása, már 1999-ben, annak felfedezésekor is felkeltette a kutatók érdeklődését. Most egy régészekből és áramlástani szakemberekből álló csapat tanulmányozta a „Piedras Bolas Aqueduct”-ot a földalatti szakaszt is magában foglaló, forrásról táplált csatornaágat. A rendszer egy hegyoldalon fut végig, 60 méter hosszú, mely során a víz 6 méterrel kerül közelebb a tengerszinthez. A részben mára már beszakadt csatorna legérdekesebb sajátossága, hogy a fölső részen még 3 négyzetméteres keresztmetszettel rendelkezik, ám lefelé érve egyre szűkül, és a végén már csak egy 0,05 négyzetméteres kis nyíláson kerül ismét felszínre a víz. A szűkítés és a gravitáció együttesen akkora nyomásnövekedést okoztak, amely elegendő volt ahhoz, hogy a kis nyíláson 6 méter magasra emelkedhessen a víz.

Így néz ki belülről az alagút

A lelet azért is jelentős, mert egy régi feltételezést döntött meg, bizonyítva, hogy a maják hidraulika terén sem voltak lemaradva európai kortársaiktól. Ha úgy tetszik a maja kultúra „mérnökkultúra” is volt. "Mindeddig azt hittük, hogy a spanyolok honosították meg az Újvilágban a víznyomásos rendszert, ám a régészeti adatok, az éghajlati és felszínalaktani tényezők, valamint az egyszerű hidraulikai törvények alapján minden jel arra mutat, hogy a maják már az európai hódítás előtt használták a zárt csővezetékes vízszállítást." - magyarázzák Pennsylvaniai Egyetem kutatói, Kirk French régész és Christopher Duffy hidrológus.

A mayák csatornarendszere, benne a Piedras Bolas Aqueduct-tal

A kutatók lemodellezték a rendszert és megállapították, hogy úgy áradásokkor, mint száraz időszakban el tudta látni feladatát a szűk keresztmetszetben végződő csatornaszakasz, amely a túlfolyást megakadályozó technikával is el volt látva és egyszerre nagy mennyiségű víz befogadására is képes volt.

Hogy pontosan mire használták a nagynyomású vizet a maják, nem tudni. Lehetséges, hogy magas épületeket láttak el vízzel, de az is, hogy tisztításnál vették igénye a nyomást, vagy hogy a város lakóit gyönyörködtették szökőkutakkal.

Az 1567-ben felfedezett város, 1987 óta az UNESCO kulturális világörökség része.

Mérnökbázis - ahol a mérnökök találkoznak

Mérnökbázis - ahol a mérnökök találkoznak

A geotechnika trükkjei

Szakértők vitája a földalatti építkezés jövőjéről

A világ nagyvárosaiban egyre kevesebb hely áll rendelkezésre az építőmérnökök számára. Az infrastruktúra továbbfejlesztéséhez emiatt egyre inkább a földalatti építkezések kerülnek előtérbe. Az ilyen építkezéseknél a geotechnikusoké a főszerep, akik többek között arról gondoskodnak, hogy az épületek alatt történő munkálatok ne zavarják a város hétköznapjait.

Tavasztól kezdve számtalan város demonstrálja az építőmérnökök teljesítményét: hatalmas munkagödrök tarkítják a városképet, amelyek még a meglévő épületek alá is benyúlnak. Az alagútépítési projektek ezzel szemben észrevétlenül zajlanak, miközben a városi élet a zavartalanul folyik a felszínen.

Helmut Schweiger, a Grazi Műszaki Egyetem Talajmechanika tanszékének munkatársa szerint az infrastruktúra fejlesztése a sűrűn lakott területeken nagy kihívásokat teremt a geotechnikával szemben. Főként az olyan földalatti építmények, mint az aluljárók és a metróállomások veszélyeztethetik a már meglévő épületeket. A geotechnika feladata, hogy elhárítsa az ilyen veszélyeket. Helmut Schweiger a Grazi Műszaki Egyetem másik két geotechnikai tanszékének (Kőzetmechanika- és Alagútépítési Tanszék; Alkalmazott Földtudományi Tanszék) kollégáival együtt egy olyan konferenciát szervezett, amely a városon belüli infrastruktúra-fejlesztési tervekkel kapcsolatos különleges előírásokkal foglalkozott. A 23. Christian Veder Kollokviumon nagyjából 400 műszaki és gazdasági szakértő találkozott a Grazi Műszaki Egyetemen.

Ahhoz, hogy a földalatti építkezések ne okozzanak károkat a már meglévő épületekben, illetve hogy az új építmények alatt ne süllyedhessen meg a föld, különböző trükköket vetnek be. Ezek a trükkök általában olyan módszerek, amelyek részét képezik a modern építőipari vívmányoknak.

Schweiger példának egy nagynyomású vízsugarat alkalmazó eljárást hozott fel. Ennél a módszernél egy nagynyomású vízsugárral lyukat vágnak a földbe és cementszuszpenziót töltenek bele. Az így létrejövő cementoszlopok képesek felvenni az épület által okozott terhelés jelentős részét. Egy másik eljárás az úgynevezett eljegesítés: ennek során a föld pórusaiban található vizet fagyasztják meg. Az apró jégszemcsék először jégtömböket képeznek, majd egy összefüggő jégfal alakul ki.

Schweiger ezenkívül olyan numerikus szimulációkkal foglalkozik, amelyekkel a talaj alakváltozását lehet megbecsülni. A grazi kollokviumon többek között Bécs, Isztanbul, Lipcse és Sidney tervezett építkezései is bemutatásra kerülnek.

Mérnökbázis

Nincs több lyukas fog!

A torontói Quantum Dental Technologies vállalat kifejlesztett egy új fogászati berendezést, amely segítségével röntgen nélkül is felfedezhető a kezdeti stádiumban lévő fogszuvasodás.

A Quantum Dental Technologies egy torontói nemzetközi fogászati konferencián mutatta be a készülék prototípusát, amelyet Canary-nak (kanári) neveztek el. A névválasztás találó. Az elmúlt századokban a kanári madarakat hívták segítségül a bányákban az előre nem látható veszély jelzésére. A Canary rendszer segítségével a legkisebb szuvasodás is még időben felfedezhető és megmenekülhetünk a fúróktól és a tömésektől.

„A fogorvosok a jelenlegi hagyományos eszközökkel nem minden esetben tudják időben felfedezni a fogszuvasodást.” – mondta Dr. Stephen Abrams a Quantum Dental Technologies vezetője.

„Az új rendszerrel végre a megelőzésre, a kis kiterjedésű szuvas területek remineralizációjára koncentrálhatunk és elkerülhetjük a különböző beavatkozásokat.”

A Canary rendszer működési elve azon alapszik, hogy a lézersugár másként hat kölcsön az egészséges és a szuvas foggal. A Canary rendszer része egy kézben tartható berendezés, amely a fogfelületek vizsgálatához szükséges lézersugarakat bocsátja ki. Amikor a lézer fény megvilágítja a fogat, a rendszer méri a fogról visszaverődő fényt és a visszasugárzott hőt. A berendezéssel a fog mélyebb rétegeibe is be lehet tekinteni. A lézersugár frekvenciáját változtatva elkészíthető a fog „mélységi profilja”, amely segítségével a fogorvosok a felszín alatt 5 mm-re lévő 50 mikronos szuvasodást is észlelhetik.

A Canary-val vizsgálhatók a zománcfelületek, gyökérfelületek, a rágófelületek, a fogak közötti és a már meglévő tömések körüli területek is. A vállalat szerint a jelenlegi vizsgálati módszerek nem olyan érzékenyek ezeken a területeken.

A zománcrétegben található fogszuvasodás korai felfedezése lehetővé teszi remineralizációs terápiák alkalmazását, amelyek segítségével megállítható vagy késleltethető a szuvasodás terjedése. A remineralizáció során a zománcfelületbe beépülő újrakristályosodó anyagok képesek „megjavítani” a fogfelületet. Ha a szuvasodás felfedezése addig késik, amíg a zománcréteg teljesen átszakad, a remineralizáció nem működik és elkerülhetetlen a tömés.

Mérnökbázis

Sugárvédelem a bélrendszerből

Újfajta hatóanyag, amely véd a sugárzás ellen

Amennyiben valaki rákbetegségben szenved, általában nem lehet elkerülni a sugárkezelést. A nagy energiasűrűségű sugárzás megöli a daganatokat feltéve, hogy még nem terjedtek el áttétek a szervezetben. A terápia azonban ezzel párhuzamosan komoly károkat okoz az emberi szervezetben is. A sugárzás ugyanis egészséges sejteket is elpusztít, így a csontvelő, a lép, illetve a gyomor- és a bélrendszer is sérülhet.

Lyudmila Burdelya, sejtbiológus és kollégái most egy lehetséges megoldást fejlesztettek ki erre a problémára. Ez egy olyan találmány, amelyet Burdelya kollégája, a rákkutató Richard Kolesnik áttörésként értékel ezen a területen. A fejlesztés ráadásul szép példa arra, hogy sejtroncsolások vizsgálata miként vezethet el értékes hatóanyagok kifejlesztéséhez.
 
A sugárkezelés általában nem közvetlenül pusztítja el az egészséges sejteket, hanem arra ösztönzi őket, hogy saját magukat tegyék tönkre. Előre programozott sejthalálnak, illetve apoptózisnak nevezik ezt a jelenséget, amelynek az a célja, hogy megakadályozza a sérült DNS-sel rendelkező sejtek elszaporodását az adott szöveten belül. Sok daganatra azonban nem hat ez a „vészprogram”, így ezek szabadon tudnak osztódni és burjánzani. Ezt a hatást egy „NF-KappaB” elnevezésű anyag aktiválásával tudják elérni. Számos rákkutató emiatt azt igyekszik elérni, hogy a daganatos sejtekben visszaszorítsák az „NF-KappaB” szintet, így kényszerítve a beteg sejteket az önpusztításra. Ezeket a gondolatokat Andrej Gudkov, a „Science” szakfolyóiratban (Vol. 320) megjelentetett tanulmány egyik társszerzője fejtette ki.

Elmondása szerint a kutatás során ők éppen ennek az ellenkezőjére koncentráltak: megpróbálnak segíteni az egészséges sejteknek túlélni a nagy sugárdózisokat. Ezen cél eléréséhez Burdelya és Gudkov egy fehérjét vettek kezelésbe, amelynek segítségével például szimbiózisos baktériumok kapcsolódnak a gyomor- és bélrendszerhez. Korábbi tanulmányok igazolták, hogy ezek a baktériumok így hozzájárulnak az „NF-KappaB” aktiválásához. Ez a fehérje a baktériumok ostorának képezi fontos pillérét, innen a „Flagellin” elnevezés. Az amerikai kutatóknak ezután már csak azokat a részeket kellett eltávolítaniuk a fehérjéről, amelyek immunológiai problémákat okozhatnak bizonyos szervekben.

Az állatkísérletek azt mutatták, hogy az így létrehozott anyag igen hatásos a nem kívánt sejthalál ellen. Burdelya és kollégái a hatóanyagot egereknek injekciózták be, majd az állatokat halálos sugárdózisnak tették ki. A módosított fehérjével kezelt állatok 87 százaléka túlélte a sugárzást. Ugyanígy a rhesusmajmok esetében is jelentős volt a hatás: a halálos sugárzást negyven nappal túlélő állatok száma 25-ről 64 százalékra növekedett.

A kísérletek azt a reményt sugallják, hogy a jövőben a hatóanyagot sikeresen lehet majd alkalmazni rákkal kapcsolatos terápiák, illetve radioaktív sugárzás esetén.  A rákbeteg páciensekkel kapcsolatos kísérletek már ebben az évben elkezdődnek.

Mérnökbázis

Térbeli érzékelő minden célra

Kifejlesztettek egy újfajta mobil készüléket, amely bárhol és bármikor képes térbeli felvételeket készíteni

Számos szakterületen nagy szükség van térbeli leképezésre: nyomok rögzítése a tetthelyen, arcok térbeli rögzítése orvosi alkalmazásokhoz, szúrópróbák végrehajtása a gyártósoron. Egy új fejlesztésű, vezeték nélküli, hordozható készülék gyakorlatilag tetszőleges helyen teszi lehetővé térbeli felvételek rögzítését.

A mobil 3D érzékelő működési elve (© Fraunhofer Gesellschaft)

A térbeli érzékelő mérete kisebb egy cipős dobozénál, a tömege nagyjából egy kilogramm. Mindez azt jelenti, hogy kültéri feladatoknál is kiválóan megállja a helyét. A rögzített adatok WLAN-on (vezeték nélküli hálózaton) keresztül jutnak el a számítógépre. Az eszköz energiaellátását akkumulátorok biztosítják.

A térbeli érzékelőt Jénában, a Fraunhofer Intézet Alkalmazott Optika és Finommechanika Részlegén (IOF) fejlesztették ki. Gunther Notni, az IOF osztályvezetője ismertette a készülék működési elvét. Az érzékelő két kamerából és egy középre helyezett projektorból áll. A kamerák biztosítják a térbeli látást – akár az emberi szemek esetében. A projektor pedig egy vonalmintát vetít a célba vett tárgyakra. A vonalak eltorzulásából lehet következtetni a tárgyak geometriai jellemzőire. Ez az eljárás azonban már egy bevált módszer.

A térbeli érzékelőben, melynek „Kolibri Cordless” a fantázianeve nem is ez jelenti az újdonságot, hanem a felvételkészítés sebessége, a mérete, a tömege és a vezeték nélküli üzem. Összehasonlításképpen: hagyományos térbeli érzékelők tömege négy- ötszöröse, hosszuk pedig kétszerese (nagyjából 50 cm) az itt ismertetett készüléknél. A kis méretek főleg az újszerű projektornak köszönhetők: halogén lámpa helyett ugyanis LED-ek szolgáltatják a szükséges fényerőt. A LED-ek azonban a tér minden irányába sugározzák a fényt. A kihívást az jelentette, hogy speciális mikrooptikával a lencsére koncentrálják a fénysugarakat.

A felhasználási lehetőségek sokfélék: a térbeli érzékelő segítségével az orvosok percek alatt készíthetnek felvételeket a beteg arcáról például speciális maszkok készítése céljából. A legfontosabb felhasználást azonban a gyártási folyamatok minőségbiztosításában látják: A hordozható készülékkel nehezen hozzáférhető területek is bemérhetők, illetve a már beépített alkatrészeket is lehet ellenőrizni.

Mérnökbázis

Új kerámia az energiatakarékos mikrózáshoz

Új anyag teszi a mikrohullámú sütést jóval hatékonyabbá

Egy japán kutatócsoportnak sikerült olyan kerámiát előállítani, mely a hagyományos edényekkel szemben jelentősen felmelegszik a mikrohullámok hatására. A speciális kerámiából készült edény a felvett hőt átadja a benne lévő ételnek, mely így gyorsabban melegszik fel. Az első mérések mintegy 50%-os energia-megtakarításról adtak tanúbizonyságot.

A mikrohullámú sütő működési elve azon alapul, hogy az elektromágneses sugárzás hatására az olyan erősen polarizált molekulák, mint a víz, rezgésbe jönnek, így hőt termelnek. A víz a környezetének adja le a hőt, így melegszik az étel. Az olyan edényekre, melyek kevés polarizált molekulákat tartalmaznak, a mikrohullámok nem fejtenek ki hatást, így nem melegítik azokat.

A Hiroaki Katsuki vezette kutatócsoportnak olyan habszerű kerámiát sikerült kifejlesztenie, mely nagy mennyiségben tartalmaz poláris molekulákat. Lítium tartalmú anyagot és mágnesezhető vasoxidot kevertek hagyományos edénykerámiához, 1000 Celsius fölötti hőmérsékleten.

A kísérletekhez egy hagyományos 600 Watt teljesítményű mikrosütőt használtak. Először egy hagyományos porcelán edényt melegítettek 70 másodpercig, mely így nagyjából 55 Celsius fokos  hőmérsékletre melegedett. A kísérletet egy kerámiahabból készült edénnyel megismételve, annak hőmérséklete ugyanannyi idő alatt 200 Celsius fokra emelkedett. Érdekes módon a sütő kikapcsolása után az edény hőmérséklete tovább nőtt, majdnem 300 C fokig. Ennek magyarázata az, hogy a speciális kerámiában található vasoxid nem adja át a hőmérsékletét rögtön a habnak.

A japán tudósok mikrohullámú rizsfőzésnél tesztelték az új anyagot. A rizs kevesebb mint feleannyi idő alatt készült el a kerámiahabbal. Japánban hamarosan kaphatóak lesznek az új kerámiából készült edények.

Mérnökbázis

Fénnyel a memóriachipek jövőjéért!

UV sugárzással a jelenleginél is apróbb struktúrákat lehet létrehozni

Rövidhullámú fény segítségével a jövőben ultra finom struktúrákat lehet a félvezető chipekbe marni. Az extrém ultraviola-sugárzás forrását egy 20.000 °C hőmérsékletű plazma jelenti. Kutatók az új technológiától áttörést várnak a miniatürizálás területén.

Napjainkban a mikrochipek egyre kisebbek és ugyanakkor egyre gyorsabbak. Mobiltelefonokban, digitális fényképezőgépekben, személyi számítógépekben és számtalan egyéb alkalmazásban megtalálhatjuk ezeket az apró egységeket, amelyek az adatok egyre növekvő folyamát kell, hogy feldolgozzák. A memóriasűrűség és a sebesség növeléséhez egyre apróbb struktúrákat kell marni a chipekbe. Ez a folyamat precíziós szerszámgépekkel történik: rövidhullámú lézersugarakkal (az alkalmazott hullámhossz 193 nanométer) 50 nanométer nagyságú struktúrákat alakítanak ki a szilícium lapkákon.

Azonban ez a technológia mostanra elérte a fizikai határait. Ahhoz, hogy a jelenleg gyártott mikrochipek teljesítményét megnövelhessék, újfajta gyártástechnológiára van szükség. Így például rövidhullámú UV fény alkalmazásával 13,5 nanométeres hullámhosszú fénysugarat tudnak kibocsátani teljesen újszerű fényforrásokból.

Az RWTH Aachen és a Fraunhofer Intézet Lézertechnika Részlegének kutatói a Philips céggel együtt úgynevezett EUV („Extreme Ultra Violet”) sugárforrást vetnek be. Az EUV forrásnak van a legnagyobb esélye arra, hogy a jövőben a jelenleg alkalmazott lézertechnika helyébe léphessen.

A kutatók az EUV fény előállításához egy plazmasugárban cinket hevítenek fel, amely aztán az extrém rövidhullámú tartományban sugároz fényt. Az eljárás közben a 200.000 °C-os forróságot is elérő plazmát úgy kell kezelni, hogy az EUV forrás megbízhatóan működjön, és hosszú élettartammal rendelkezzen. Willi Neff az aacheni Plazmatechnológia Tanszék vezetője ezzel kapcsolatban elmondta, hogy a chipgyártásnál a sugárforrás folyamatosan használatban lesz. Amennyiben meghibásodás miatt kell leállítani a gyártást, az jelentős veszteségeket okoz. Emiatt az egyes karbantartások között nem szabad meghibásodásnak előfordulnia.

Az előrejelzések szerint már 2013-ban EUV sugárforrással működő berendezések fogják gyártani az időközben 30 nanométer nagyságú struktúrákat. Prof. Peter Loosen, az RWTH Aachen Optikai Rendszerek Technológiája tanszékének munkatársa elmondta, hogy a berendezés egyes alkatrészeit világszerte különböző munkacsoportokban, nagy sebességgel fejlesztik. Az aacheni kutatók partnerükkel, a Philips céggel együtt tökéletesítgetik az EUV sugárforrást - számos prototípus már a tesztelési fázisban van. Ezeket a prototípusokat a belgiumi Leuvenben és a New York közeli Albanyben építették be a két első gyártóberendezésbe.

Ahhoz, hogy a félvezetőiparban lecsökkentsék a gyártható struktúrák méretét, nem elég csupán a sugárforrást kicserélni. Az egész gyártórendszert módosítani kell, ugyanis a 13,5 nanométeres hullámhosszal rendelkező EUV fény már a nem látható tartományban van. A struktúrákon az EUV sugárral végrehajtott munkafolyamat vákuumban történik. A rövidhullámú sugárzást nem lehet lencséken keresztül a munkatárgyra irányítani, mint a korábbi gyártási eljárásnál. Az EUV sugárforrás alkalmazásánál a hagyományos lencséket nagy visszaverő-képességű tükrökkel váltják fel, amelyek a sugarat a munkadarabra irányítják.

Jelenleg az EUV forrás és a speciális tükrök együttes működését tesztelik és optimalizálják. Az eljáráshoz többrétegű tükröket alkalmaznak. Az egyes rétegek molibdénből és szilíciumból állnak. Ezek a tükrök azonban a sugárforrásnak csupán 70 százalékát képesek reflektálni, így az EUV forrás teljesítményével kapcsolatos követelmények még tovább nőnek.

Mérnökbázis

Óvatosan a gázzal!

A Nissan Motor vállalat megpróbál segíteni az autóvezetőknek, hogy megtanuljanak üzemanyag takarékosabban vezetni: egy új gázpedált fejlesztenek, ami képes kijavítani a rossz - legalább is nem olyan takarékos - vezetési szokásokat.

Mérnökbázis

Az úgynevezett „ECO Pedal” rendszert arra tervezték, hogy segítse az autósokat az üzemanyag takarékosabb vezetésben. Használat során a berendezés adatokat gyűjt az üzemanyag felhasználásról és a hajtáslánc hatékonyságáról. A gázadás szempontjából elsősorban a gyorsító és az utazó szakaszok érdekesek. A tárol adatok alapján a rendszer kiszámítja a gyorsítás optimális mértékét.

Ha a sofőr túl sok gázt ad, a rendszer „ellenszegül” és visszanyomja a gázpedált. Közben az üzemanyag takarékosságra figyelmeztető úgynevezett „eco-driving” kijelzőn figyelhetjük az éppen aktuális üzemanyag fogyasztás szintjét, ami segíthet belátni, hogy éppen pénzt dobunk ki az ablakon és ez a tény talán megváltoztatja vezetési szokásainkat. Ha a lámpa zöld akkor takarékosak vagyunk, azonban ha jobban rálépünk a gázra villogni kezd és ha átlépünk a „pocsékolós” zónában borostyánysárgán világít tovább.

Az „eco-driving” kijelző: most zöld tehát minden rendben

A rendszer működése

A Nissan 2009-ben tervezi az „ECO Pedal” kereskedelmi forgalomba hozását. A vállalat tesztjei igazolták, hogy az „ECO Pedal” rendszert használva az autósok 5-10%-kal üzemanyag takarékosabban vezettek az útviszonyoktól függően.

Az „ECO Pedal” rendszer kedv szerint be és kikapcsolható. Ez egy fontos tulajdonság gyengébb idegzetűek számára…

Mérnökbázis

Szemimplantátum vakság kezelésére

Egy idegsebészekből, mérnökökből és neurofizikusokból álló csapat megalkotta az első, műszemet, mely sok erősen látássérült embernek adhatja vissza látását.

A német találmány az úgynevezett „retinitis pigmentosa” nevű betegségben szenvedő pácienseken tud segíteni. Ez a betegség a retina pálcikáinak fokozatos romlása miatti gyengülő látással jár, a látótér beszűkül, majd a beteg megvakul. Európában kb. százezren szenvednek ebben a betegségben, Magyarországon mintegy 4-5 ezer ember él együtt ezzel a betegséggel. A vizuális ingereket, az agyhoz továbbító idegpályák rend szerint épen maradnak. Ezt a sajátosságot kihasználva sikerült a fejlesztőknek meggyőző eredmény letenni az asztalra.

A retina  implantátumok szokványos  beépítési helye

A tizenkét évig tartó fejlesztést a Német Szövetségi Kutatási Minisztérium tette lehetővé, 1995 óta euró milliókat ölt a projektbe. A híres Fraunhofer Institut szakemberei aacheni és esseni szakorvosokkal és a marburgi Philipps Egyetem  neurofizikusaival alkották meg az „EPIRET3” névre keresztelt műszemet. A szerkezet különlegessége abban rejlik, hogy táplálása vezeték nélküli. A látóeszközt teljes egészében a szemen belülre építik be, a kábelek elhagyása más retina implantátumokhoz hasonlítva jelentősen csökkenti a műtéti beavatkozás idejét, egyszerűsíti a kezelést és, és a páciens számára is kevésbé megterhelő.

A vezeték nélküli szemimpalntátum (Forrás: EpiRet GmbH, Gießen)

Eddig hat önként jelentkező évek óta vakon élő betegbe építették be a berendezést, majd a Philipps Egyetem neurofizikusai (Susanne Klauke, Thomas Wachtler, Reinhard Eckhorn és a csoport vezetője Frank Bremmer) elektromos próbaingerekkel tesztelték látásukat. A páciensek mindegyikénél sikerült vizuális ingereket kiváltani.
 
A csapat a siker után a műtéti technika fejlesztésén és az implantátum élettartamának növelésén dolgozik. Ahhoz, hogy a „retinitis pigmentosában” szenvedők tényleg visszanyerjék látásukat, a rendszert egy kamerával kell kiegészíteni, mely rádióhullám segítségével küld képeket a szerkezetnek.

A sikereken felbuzdulva több orvostechnikai cég egymással összefogva új vállalatot alapított, mely az új retina-implantátum piacképessé fejlesztését célozta meg. A marburgi szakemberek a továbbfejlesztés e szakaszában is tevőlegesen vesznek részt, így néhány éven belül piacra is kerülhet a beültetésre kész szerkezet. A kutatók még keresik a lehetőségeket, hogy más szembetegségben szenvedők számára - elsősorban az időskori vakság kezelésére - is hasznosítható legyen az implantátum.

Mérnökbázis