Ultraschall in der Natur, Technik und Medizin - Universität Wien

UMP 2010: „Ultraschall in der Natur, Technik und Medizin“, Ewald Benes, TU Wien, vhs X 12.01.2010, vhs XI 21.01.2010
(junge WissenschafterInnen mit Doktorat) beschäftigt
waren, entwickelt. Diese Ultraschall-Separatoren werden
bereits als akustische Zellfilter in der Biotechnologie bei
sog. Perfusions-Bioreaktoren eingesetzt und dienen dort
zur Abscheidung von suspendierten biologischen Zellen.
Abb.3. Foto der Teilchenverteilung
in einem stehenden
Ultraschallfeld. Das Beispiel
zeigt kugelförmige Pyrex Glaspartikel
mit einem Durchmesser
von 0,1 mm und einer Anregungsfrequenz
von 670 kHz.
Der Abstand zwischen den
Teilchen-Agglomeraten beträgt
eine halbe Wellenlänge
(λ/2 = 1,1 mm).
Eine spezielle Ausführungsform, der sog. h-Resonator,
ist auch zur Abscheidung unter Schwerelosigkeit geeignet.
Dies wurde in Zusammenarbeit mit dem MELISSA Projekt
der ESA demonstriert, dass die möglichst autarke Versorgung
der Besatzung der Internationalen Raumstation ISS
zum Ziele hat. Konkretes Ziel ist dabei die Züchtung von
Algen mit hohem Nährstoffgehalt in der ISS - Sonnenlicht
ist genug vorhanden und Wasser muss ohnehin rezykliert
werden. In die engere Wahl wurden sog. Spirulina
Platensis Algen gezogen (vgl. Abb.4).
Abb.4. Spirulina Algen, deren Namen daher rührt, dass ca. 45%
dieser Pflanzenzellen spiralförmige Gestalt aufweisen.
Die TU Wien hat bei den 23. Zero-Gravity Parabolflugexperimenten
der ESA mitgewirkt. Es konnte dabei
gezeigt werden, dass mit dem neuartigen h-Resonator 14
Liter/Tag Spirulina Algen unter Schwerelosigkeit abgeschieden
werden können. Im Vortrag wird die Wirkungsweise
dieser neuartigen Ultraschall-Separatoren mit Videofilmen
demonstriert. Mit dieser neuen, hochaktuellen
Anwendung des Ultraschalls schließt der Überblick - ohne
Anspruch auf Vollständigkeit - über die Bedeutung des
Ultraschalls in Natur, Technik, Medizin und Biotechnologie.
Die Physik als Mutter aller technischen Wissenschaften
bietet von allen Studienrichtungen die vielfältigsten
und innovativsten beruflichen Entfaltungsmöglichkeiten.
Wer vom Beitrag der Physik für das Verständnis unserer
Welt fasziniert ist und ausreichende mathematische Begabung
mitbringt, ist herzlich zum Studium der Technischen
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Physik an der TU Wien eingeladen.
Abb.5. Bei den Parabolflugexperimenten folgt ein speziell adaptierter
A300 Airbus einer Steinwurfparabel - dadurch wird für
jeweils 20 sec Schwerelosigkeit erzielt.
Abb.6. Die Teilnehmer seitens der TU Wien, Hannes Böhm und
Felix Trampler, während einer Phase der Schwerelosigkeit.
Würdigung
Der Autor dankt Dipl.-Ing. Hannes Böhm, Dipl.-Ing.
Georg Doblhoff-Dier, Dr. Branka Devcic-Kuhar und Dr.
Felix Trampler für die Zurverfügungstellung von geeignetem
Foto- und Filmmaterial. Die Arbeiten betreffend
Sonothrombolyse wurden vom Österr. Fonds zur Förderung
der Wissenschaftlichen Forschung, die Arbeiten zu
den akustischen Zellfiltern von der Europäischen Kommission
im Rahmen des TMR Projektes EuroUltraSonoSep
gefördert.
Literatur
S. S. Stevens, F. Wharshofsky, "Schall und Gehör", Rowohlt
Taschenbuch Verlag GbH, 1980
B. Devcic-Kuhar, S. Pfaffenberger, M. Gröschl, C. Kollmann, E.
Benes and M. Gottsauner-Wolf, "In vitro thrombolysis enhanced
by standing and traveling ultrasound wave fields",
Ultrasound Med. Biol. 28, pp. 1181-1187, 2002
E. Benes, M. Gröschl, H. Nowotny, F. Trampler, T. Keijzer, H.
Böhm, S. Radel, L. Gherardini, J.J. Hawkes, R. König and
C. Delouvroy, "Ultrasonic separation of suspended
partiles", Proc. 2001 IEEE Ultrasonics Symposium, Atlanta,
USA, Vol. 1 pp. 649-659, 2001, ISBN 0-7803-7177-1