Archiv der Kategorie: Technik

Technik – Fluch und Segen zugleich. Setzen wir sie zum Wohlergehen der Menschen ein!

Bernd Sternal

Das künstliche Herz – Hoffnung für Herzkranke

Das Herz ist ein Hohlmuskel der als Pumpe fungiert und alle Organe mit Blut versorgt. Die höherentwickelten Herzen der Säugetiere arbeiten nach dem Prinzip der Verdrängungspumpe. Ventilgesteuert wird das Blut angesaugt und wieder ausgestoßen, wodurch ein Blutkreislauf entsteht.

Das Herz ist ein stark und ständig beanspruchtes Organ und ist daher auch besonders anfällig für Krankheiten. Die Lehre von Struktur, Funktion und Erkrankungen des Herzens ist die Kardiologie.

Versagt das Herz den Dienst so stirbt der Mensch. Daher ersinnt die Medizin seit Jahrzehnten die verschiedensten Therapien für das Herz, die sich in konservativen Behandlungen und der Herzchirurgie untergliedern.

Wenn alle medikamentösen und physischen Maßnahmen versagen, bleibt nur noch die Herz-OP. Am 3. Dezember 1967 führte ein südafrikanisches Transplantationsteam unter der Leitung von Christiaan Barnard die weltweit erste Herztransplantation am Groote Schuur Hospital in Kapstadt durch. Der Patient Louis Washkansky überlebte die Operation 18 Tage.  

Seitdem hat die Herzchirurgie Quantensprünge gemacht und auch die häufigen Abstoßungsreaktionen des Körpers hat die Medizin weitgehend in den Griff bekommen. Jedoch fehlen jedes Jahr allein in Deutschland hunderte von Spenderherzen, weltweit sind es zehntausende.

Grund genug für Forscher aus der ganzen Welt am künstlichen Harzen zu forschen. Jedoch ist es unglaublich schwierig ein technisches Gerät zu bauen, dass ein natürliches Herz auf lange Zeit ersetzen kann. Ein solches technisches Herz darf nicht zu kompliziert konstruiert sein, um beim Langzeiteinsatz keine Komplikationen zu verursachen. Zudem gibt es kaum eine andere Pumpe, die über so lange Zeiträume läuft, ohne repariert oder ausgetauscht zu werden.

Daher sind bisher wohl auch alle Kunstherzentwicklungen gescheitert: zu kompliziert, zu groß, zu schwer, zu großer Stromverbrauch usw. Nur ein einziges künstliches Herz ist derzeit weltweit verfügbar, es ist jedoch nur als befristete Übergangslösung gedacht, für Patienten, die auf eine Herztransplantation warten.

Nun hat ein Team von der Oregon Health and Science University in Portland eine Pumpe entwickelt, die ein natürliches Herz ersetzen soll. Teamleiter Sanjiv Kaul berichtet von einer extrem einfachen Konstruktion, die nur ein einziges bewegliches Teil besitzen soll. Die Entwickler hoffen, durch den unkomplizierte und leichte Konstruktion, die Defizite aller bisherigen Konstruktionen überwinden zu können. Die beiden als Ventrikel bezeichneten Herzkammern werden in dem Gerät aus Portland ersetzt. Ein Titanrohr mit einem hohlen Stab übernimmt deren Funktion. Der Stab bewegt sich auf und nieder und erzeugt dadurch den Blutfluss, der dem des natürlichen Pulses entspricht. Es wird so ein Druck erzeugt, der das Blut in die Lunge pumpt, wo es dann mit Sauerstoff gesättigt werden kann, um dann weiter den ganzen Körper zu durchströmen und zu versorgen.

Dieses kleine neue Kunstherz wird zunächst von einem Akku außerhalb des Körpers mit Energie versorgt. Getestet wird es zunächst bei Kühen und Schafen und dort lässt es Hoffnung aufkeimen, Probleme soll es bisher nicht geben. Später soll das Kunstherz durch einen kleinen Akku betrieben werden, der unter die Haut transplantiert werden soll und von außen aufgeladen werden kann. Der Kardiologe Kaul glaubt, dass dieses künstliche Herz den Patienten in einigen Jahren zur Verfügung stehen kann.

Verheerung der Erde: durch Klimawandel oder Asteroiden? Teil 2

Wir sollten die Gefahr aus dem All keinesfalls dramatisieren, sie zu ignorieren wäre jedoch ebenso fahrlässig wie den Klimawandel zu ignorieren.

Wenn wir, gemäß ESA, nur etwa 20 Prozent der geschätzten kleineren 40.000 Asteroiden entdeckt haben, so ist das Gefährdungspotential für die Erde nicht zu unterschätzen. Bei den größeren, bis zu einem Kilometer sieht die Situation erheblich besser aus: etwa 95 % wurden schon entdeckt.

Zudem ist es äußerst schwer die Explosionskraft eines Asteroiden zu berechnen: Seine genaue Größe ist nur schwer zu ermitteln, seine chemische Zusammensetzung ebenso, auch der Eintrittswinkel in die Atmosphäre spielt eine Rolle und dann der Untergrund auf den er aufschlägt.

Laut ESA besteht im Moment keine größere Gefahr. Der „Apophis“ genannte Asteroid von etwa 300 m Größe galt zunächst als gefährlich für die Erde. Neuesten Berechnungen zufolge soll er nun am 13. April 2029 an der Erde vorbeifliegen, jedoch so nahe, dass man ihn mit dem bloßen Auge sehen kann.

Unsicherheit in der Wissenschaft besteht bei „2006QV89“. Der etwa 40 m große Gesteinsbrocken könnte vielleicht im September 2019 die Erde treffen. Die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit unserem Planeten wird auf der ESA-Risikoliste mit 1 zu 7.299 angegeben.

Wenn wir die Wahrscheinlichkeitsrechnung anwenden, um einen Lottogewinn mit sechs Richtigen plus Zusatzzahl zu ermitteln, so kommen wir auf 1 zu 140 Millionen.

Die Weltraumforschung weis nicht so genau, wo sich dieser Asteroid derzeit befindet, somit kann auch keine Prognose über seine Bahn oder für einen möglichen Aufschlagsort gestellt werden.

Die Weltraumexperten haben auf der Bahn des Himmelskörpers zur Erde einen bestimmten Punkt berechnet. Im Juli wollen sie vom Teleskop in Chile aus diesen Punkt beobachten. Sehen sie nichts, so besteht keine Gefahr, entdecken sie ihn aber auf den berechneten Koordinaten so ist er auf Kollisionskurs.

Was aber dann? Im Moment sind wir noch recht hilflos. Zudem sind mögliche Abwehrmaßnahmen auch immer eine Frage der Größe des Asteroiden. Die Experten setzen dabei auf den sogenannten kinetischen Impakt. Dass bedeutet, Objekte mit großer Masse und hoher Geschwindigkeit sollen den Himmelskörper rammen um ihn von seiner Kollisionsbahn abzubringen. Die NASA hält dafür auch Raketen als geeignet. Je größer die Entfernung ist, an der die Ablenkung stattfindet, je kleiner muss die nötige Bahnänderung sein. Doch das ist alles noch Zukunftsmusik! 2022 will die US-Raumfahrtbehörde erstmals eine Rakete gegen einen Asteroiden einsetzen. Bei diesem Versuch soll dann ermittelt werden, wie stark der Raketeneinschlag die Flugbahn des Gesteinsbrockens ablenken kann. Da die Kraft einer Rakete auf Grund ihrer derzeitig möglichen Größe begrenzt ist, stellen auch Atomsprengköpfe ein Planungsszenario dar. Bevor jedoch erste Tests und Versuche nicht stattgefunden haben, sind das alles nur Abwehrtheorien, die, wenn der Himmelskörper zu groß ist, durchaus auch scheitern können.

Rüdiger Jehn von der ESA will den Himmel nach gefährlichen Objekten zudem besser scannen. Dazu sollen spezielle Teleskope auf Sizilien und später auch in Chile aufgebaut werden. 20 Millionen Euro soll ein solches Teleskop kosten. Das sollte uns die Sicherheit der Erde vor gefährlichen Himmelskörpern schon wert sein. Auch wenn die genannte Vorwarnzeit für kleinere Asteroiden nur auf 10 Tage geschätzt wird – für ein Objekt mit 20 m Durchmesser – so können größere Objekte jedoch um einiges früher erkannt werden.

Wir können keineswegs ausschließen, dass draußen im Weltall auch riesige Asteroiden und Kleinplaneten ihre Bahn ziehen, die für die Erde gefährlich werden könnten. Daher ist es dringend notwendig praktikable Abwehrmaßnahmen zu entwickeln und zu planen. Das sollte jedoch über ein internationales Gremium geschehen, das von allen Ländern finanziert wird. Wenn wir uns dabei nur auf die USA verlassen, so kann das schwerwiegende Folgen haben.

Zudem sollte meiner Auffassung nach auch erheblich mehr in die Vulkanismusforschung investiert werden, denn wir wissen von mächtigen Eruptionen in der Vergangenheit, dass das gesamte Klima danach für viele Jahre kippen kann. Auch das wäre eine internationale Aufgabe, da eine solche Naturkatastrophe die gesamte Erde betreffen kann.

Wir müssen demzufolge erkennen: Nicht nur der Klimawandel gefährdet unsere Erde. Und deshalb sollten wir nicht alles Geld in Maßnahmen zur Abschwächung des Klimawandels stecken, denn durch ihn wird unser Planet mit großer Sicherheit nicht untergehen.

Druckertinte aus Autoabgasen


Wir werden von den Medien und der Politik tagtäglich mit Klima- und Umweltproblemen konfrontiert. Es werden dafür ständig gesetzliche Regelungen gefordert, die jedoch nur wenig bewirken können. Auch die ständigen „Erziehungsbestrebungen“ haben mittlerweile einen gewissen Effekt, können die Probleme einer komplexen Industriegesellschaft dennoch nicht lösen.

Wir brauchen weltweit intelligente, technische Lösungen um Umwelt- und Klimaschäden zu vermeiden. Doch damit tuen wir uns speziell in Deutschland, aber auch in den anderen Industrieländern recht schwer. Alles wird irgendwie gefördert, nur für innovative technischen Ideen ist selten Geld da und so bleiben zahlreiche dieser Ideen auf der Strecke. Mit eigenem Geld können die innovativen Köpfe ihre Ideen nur selten umsetzen und zusätzlich bremst die Wirtschaft aus.

Deutschland (k)ein Erfinderland von Bernd SternalAls Ingenieur und ehemaliger Erfinderunternehmer weiß ich, wovon ich rede und ich habe zudem ein Buch darüber geschrieben: „Deutschland (k)ein Erfinderland“ (ISBN 978-3844805994).

Es ist nicht nur schade, dass viele Erfindungen keine Bedeutung erlangen, es hemmt zudem den technischen Fortschritt und mitunter auch den Klima- und Umweltschutz. Ein kleines Beispiel soll exemplarisch dieses Dilemma aufzeigen:

Laut WHO atmen 92 Prozent aller Menschen Luft ein, die als ungesund eingestuft wird. Besonders die Dieselabgase stehen derzeit stark in der Kritik und für ältere Fahrzeuge gibt es in Deutschland bereits in zahlreichen Großstädten Fahrverbote.

Dass die bei der Dieselverbrennung entstehenden Rußpartikel (Kohlenstoff) jedoch auch ein nutzbarer Rohstoff sein kann, stellte der indische Erfinder Sharma unter Beweis. Der Inder, der sich selbst als „chronischer Erfinder“ bezeichnet, stellte sich die Frage: „Wie kann man aus den Dieselabgasrückständen etwa nützliches Schaffen und gleichzeitig die Luft sauberer halten?“. Dazu muss Erwähnung finden, dass Sharmas Heimat Delhi laut WHO die schmutzigste Luft der Welt hat.

Der Erfinder, der durch seine Erfindung „Le Chal“ – in Hindi so viel wie „Bring mich dorthin“ –, einem Blindenschuh mit Sensoren und Kameras zu etwas Wohlstand gelangt ist, ging die Sache an. Er hatte zuvor bemerkt, dass sich mit den Fingern in rußverschmierten Abgashinterlassenschaften malen ließ. Die Idee war geboren!

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Sharma baute ein Dieselauto um, indem er einen Schlauch vom Auspuff auf das Autodach führte, wo ein großer Behälter als Sammelgefäß verbaut war. Drei Jahre und unzählige Experimente später ist aus dem riesigen Dachaufbau eine kleine nachrüstbare Anlage geworden, die direkt auf den Auspuff aufgesteckt wird. Der Kaalink genannte Aufsatz sammelt und filtert die Rußpartikel. Anschließend werden in einem mehrstufigen Filterverfahren toxische Stoffe entfernt, so dass lediglich Kohlenstoffpigmente übrig bleiben. Diese werden dann entsprechend der vorgesehenen Anwendung mit Ölen oder anderen Ingredienzien vermischt: so entstehen Sprayfarben, Stifte oder Druckerpatronen. Nach Angabe des Erfinders reichen die Abgase, die ein Dieselauto auf einer Strecke von zehn Kilometer erzeugt, um eine ganze Druckerpatrone zu füllen. Sharmas indisches Unternehmen Graviky Labs und die dort erfundene sogenannte Air-Link – die Lufttinte – kann zwar nicht die Welt retten, weiterentwickelt könnte diese Erfindung jedoch aus Abgasen die schädlichen Rußpartikel entfernen und zudem nutzbar mache. Auf den Markt hat es dieses Produkt wohl bisher leider noch nicht geschafft. Haben da die Druckerhersteller etwas dagegen? Und warum nimmt sich die Automobilindustrie dieser Abgasreinigung nicht an? Fragen über Fragen, aber keine Antworten.