Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auszeichnung für Strömungssensoren

01.02.2013
Einen technologischen Strömungssensor nach dem Vorbild des Seitenlinienorgans der Fische haben Wissenschaftler der Universität Bonn und des Forschungszentrums caesar gemeinsam entwickelt.
Damit lassen sich etwa Lecks in Trinkwasserrohren aufspüren oder der Atemstrom von Intensivpatienten überwachen. Das Bundesforschungsministerium (BMBF) hat das Vorhaben nun als bestes Projekt im Bereich Sensorbionik ausgezeichnet.

Fische sind auch bei Dunkelheit sehr gut über ihre unmittelbare Umgebung informiert: Mit ihrem Seitenlinienorgan, das aus bis zu 4000 winzigen Einzelsensoren besteht, nehmen sie hochempfindlich lokale Wasserbewegungen und Druckgradienten war, wie sie zum Beispiel von vorbeischwimmenden Artgenossen oder Feinden erzeugt werden. Auch bei der räumlichen Orientierung ist die Seitenlinie hilfreich. „Beim flussaufwärts Schwimmen suchen Fische mit Hilfe ihrer Seitenliniensensoren wie ein Kajakfahrer nach der Route mit der geringsten Strömung“, berichtet Prof. Dr. Horst Bleckmann. Mit einer Förderung des Bundesforschungsministeriums untersucht der Zoologe der Universität Bonn seit vier Jahren, welches Anwendungspotential sich aus der Seitenlinienerforschung ergibt.

Fahndung nach Lecks in Wasser- und Gasleitungen

Nach diesem Vorbild der Natur haben die Forscher der Universität Bonn zusammen mit der Firma Hydrometer in Ansbach einen technischen Sensor entwickelt, der zum Beispiel Lecks in Wasserrohren oder Gasleitungen aufspüren kann, da nach jedem Leck das Strömungsvolumen abnimmt. „Bis zu 40 Prozent des Trinkwassers geht in den Städten durch Undichtigkeiten im Leitungssystem verloren“, stellt Prof. Bleckmann die Dimension des Problems dar. Zusammen mit dem Forschungszentrum caesar in Bonn gelang es den Wissenschaftlern, diesen Sensor-Prototypen mit Hilfe der Mikrosystemtechnologie weiter zu miniaturisieren. „Kleine Sensoren sind billiger und universeller einsetzbar“, sagt Dr. Siegfried Steltenkamp, Wissenschaftlicher Leiter der Mikrosystemtechnologie am Forschungszentrum caesar. Die „Mikrobionik“ überträgt Vorbilder aus der Natur auf technische Lösungen und verkleinert sie.

Sehr sensibles Sinnesorgan

Die Strömungssensoren der Fische bestehen aus Haarsinneszellen, die ganz ähnlich auch im Innenohr des Menschen vorkommen. Ihre Zilien ragen in eine gallertige Kuppel hinein. Strömt Wasser an einem Sinnesorgan vorbei, verschiebt sich die Kuppel, wodurch die Zilien der winzigen Haarsinneszellen ausgelenkt und Nervenimpulse an das Gehirn des Tieres weitergeleitet werden. „Das Sinnesorgan ist extrem empfindlich“, sagt Prof. Bleckmann. Die kleinste noch wahrgenommene Amplitude liegt bei nur 0,01 Tausendstel Millimeter Wasserbewegungsamplitude. Der technologische Sensor ist nicht einmal so groß wie ein Fingernagel und verfügt wie das natürliche Vorbild als Herzstück über ein bewegliches „Härchen“.

Das Herzstück des Sensors ist noch viel dünner als ein Haar

„Es ist mit rund 30 Tausendstel Millimeter noch dünner als ein menschliches Haar“, sagt Manfred Lacher, Technologischer Leiter der Projektgruppe Mikrosystemtechnologie am Forschungszentrum caesar. Die Forscher ätzten in einen Silizium-Chip ein winziges Loch, um das Härchen abzuformen. Durch das winzige, optisch transparente Härchen wird Licht geleitet. Fotodioden messen die Intensität des Lichts. Wird das Härchen durch die Strömung ausgelenkt, ändert sich dadurch die Lichtintensität. Für die Geschwindigkeitsmessungen braucht man mehrere solcher Sensoren: Aus der zeitlichen Differenz der Messsignale und dem Abstand der Sensoren kann die Strömungsgeschwindigkeit berechnet werden.

„Erst durch die tolle Kooperation zwischen der Universität Bonn und dem Forschungszentrum caesar wurde die Entwicklung des mikrobionischen Prototypen möglich“, freut sich Prof. Bleckmann. Die Teamleistung wurde nun auch vom Bundesforschungsministerium, das das Vorhaben fördert, als bestes Projekt im Bereich Sensorbionik ausgezeichnet.

Kontakt:

Prof. Dr. Horst Bleckmann
Institut für Zoologie
Universität Bonn
Tel. 0228/735453
E-Mail: bleckmann@uni-bonn.de

Dr. Siegfried Steltenkamp
Wissenschaftlicher Leiter Mikrosystemtechnologie
Forschungszentrum caesar
Tel. 0228/9656371
E-Mail: siegfried.steltenkamp@caesar.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www.caesar.de/stroemungssensor.html
http://www.uni-bonn.tv/podcasts/20121217_BE_Stroemungssensor_F2.mp4/view

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Deutscher Wirtschaftspreis für Forschung in Gesundheitsökonomik
21.08.2017 | Joachim Herz Stiftung

nachricht Sechs innovative Projekte sind im Rennen um den begehrten European Health Award 2017
17.08.2017 | European Health Forum Gastein

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Studie für Patienten mit Prostatakrebs: Einteilung in genomische Gruppen soll Therapie präzisieren

21.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Forscher entwickeln zweidimensionalen Kristall mit hoher Leitfähigkeit

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein neuer Indikator für marine Ökosystem-Veränderungen - der Dia/Dino-Index

21.08.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz