kontra terror - MULTISENSORIC GmbH

Horst Ahlers
Peter-Jürgen Müller
KONTRA TERROR
Fäden
Fäden
Lenkrakete
Gefahrstoff-enthaltende Wolke
Drohne
Schleppseil
Bionisches Vorbild:
Nesselqualle
Metro,
Kaufhaus, Stadion,
Eisenbahn, Flughafen
Probennahme durch Faden
Fadensensorik
Elekronische Sinnessensorik
Rettungszelt
Luft
MULTISENSORIC
GmbH
IMPRESSUM
Kontra Terror
Autoren:
Hochschuldozent Dr.-Ing. habil. et Dr. sc. techn. Horst Ahlers
Telefon/Fax: 03641-822845, Email: [email protected]
Dr. rer. nat. Peter-Jürgen Müller
Telefon: 03641-656751, Email: [email protected]
Mitwirkung:
JENASENSORIC e.V., Carl-Zeiss-Promenade 2, 07745 Jena
MULTISENSORIC GmbH, Ottogerd-Mühlmann-Str. 31, 07743 Jena
Herausgeber:
JENASENSORIC e.V., Carl-Zeiss-Promenade 2, 07745 Jena
Telefon/Fax: 03641-205647, Email: [email protected]
Gestaltung:
Dipl.-Ing. (FH) Heike Hetzer, JENASENSORIC e.V., Jena
Herstellung:
JENASENSORIC e.V., Jena
Stand:
Oktober 2007
2
VORWORT
Die nachfolgend beschriebenen Arbeitsergebnisse in Form von Patentanmeldungen
sind durch Mitarbeiter des Leibnitzinstitutes für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie e.V. – Hans-Knöll-Institut, Jena, der Friedrich-Schiller-Universität Jena, des
Textilforschungsinstitutes Thüringen-Vogtland e.V., Greiz und der JENASENSORIC
e.V., Jena erzielt worden.
Das betrifft
die High-Tech-Diagnostik der terroristischen Bedro-
Bevor: Diagnostik
hungen durch Kampfmittel, wie Sprengstoffe und
Biologische Waffen,
und
die Soforthilfe nach terroristischen Attacken oder
Danach: Rettung
anderen Katastrophen mittels eines High-TechRettungszeltes.
Das ergänzt die sonstigen politischen, organisatorischen und logistischen Maßnahmen als eine High-Tech-Synergie-Maßnahme.
Die Patente stehen für eine wirtschaftliche Verwertung zur Verfügung. Die oben
genannten Institutionen sind Forschungseinrichtungen und können dies satzungsgemäß nicht selbst tun.
Dr. Horst Ahlers
Dr. Peter-Jürgen Müller
3
INHALT
1.
Einleitung
Seite
5
2.
2.1
2.2
Seite
Seite
8
9
2.7
2.8
Terrordiagnostik (High-Tech-Diagnostik)
Patent „Komplexer Messkopf“
Patent „Kontinuierlich arbeitendes eindimensionales
Festphasenreaktor-System
Patent „Reaktorsystem zur Durchführung chemischer und
biochemischer Prozesse
Patent „Vorrichtung zur Herstellung und Anwendungen von
Mikroströmungen“
Patent „Mikroreaktorsystem für die Durchführung und Kontrolle
physikalischer, chemischer, biochemischer und molekularbiologischer Reaktionen sowie Verfahren zu seiner Herstellung
Patent „Anordnung und Charakterisierung von Proteinen und
Protein-Ligand-Wechselwirkungen“
Patent „Verfahren zur Amplifikation von DNA“
Weitere Patente
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
Rettungszelt (Rettungsupport)
Markenzeichen und EU-Gemeinschaftsmarke „Tele multiDOCTOR®“
Patent „Textilien mit Sonderfunktionen“
Patent „Anordnung zum Einschalten von Verbrauchern“
Patent „Heizanordnung“
Patent „Anordnung zur Detektion des Schlafverhaltens“
Patent „Anordnung für ein Kissen“
Markenzeichen „Elektronisches Schlafkissen DREAM STATION®“
Patent „Resistiver Dehnungssensor“
Patent „Solarzellenanordnung“
Patent „Textile Solarzellenanordnung“
Markenzeichen „Solarzelle-LATi®“
Patent „Kontaktierung von Solarzellen und Akkumulatoren“
Patent „Fotovoltaikanordnungen“
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
Seite
4.
Terrorabwehr und Kampfstoffdetektion mittels Fadenreaktoren
Seite 37
2.3
2.4
2.5
2.6
4
Seite 10
Seite 13
Seite 15
Seite 16
Seite 17
Seite 18
Seite 19
20
21
23
25
26
27
28
29
30
31
33
34
35
36
1. Einleitung
[Dr. Ahlers, Dr. Müller]
Moderne Kampfstoffe umfassen gezielt eingesetzte Substanzen und Organismen, welche
die Gesundheit, die Nahrungsressourcen, die Logistik oder die Umwelt des Menschen
massiv schädigen oder vernichten sollen. Das schnelle Erkennen der Kampfstoffe ist im
Zusammenhang mit den zunehmenden terroristischen Aktivitäten von hohem Stellenwert für
den Schutz der Bevölkerung. Da die Kampfstoffe häufig nur in sehr geringen Konzentrationen als Aerosol oder in gasförmiger Form in der Luft vorkommen, müssen geeignete
Detektionssysteme hochspezifisch und gleichzeitig hochempfindlich und über lange Zeitdistanzen hinweg im Einsatz sein.
Um diese Anforderung zu erfüllen, werden die Eigenschaften von Antikörpern genutzt, die
hochspezifisch sogar einzelne Moleküle erkennen. Diese Eigenschaften werden in der
klinischen Diagnostik seit Langem genutzt. Eine breitere Anwendung von Antikörpern
scheiterte aber an ihrer begrenzten Verfügbarkeit. Man war bisher für ihre Gewinnung auf
das Versuchstier oder tierische Zellkulturen angewiesen, eine Gewinnungsmethode, die eine
breite oder technische Anwendung nicht ermöglichte.
Inzwischen können Antikörper aber biotechnologisch mit rekombinanten Mikroorganismen
hergestellt werden. Die so hergestellten Antikörper werden zur Zeit vor allem für therapeutische Zwecke eingesetzt. Es ist als sicher anzusehen, dass in sehr naher Zukunft Antikörper
in großen Mengen durch möglicherweise neu zu gründende biotechnologische Firmen hergestellt und dadurch allgemein verfügbar werden. Es wird dann möglich, Antikörper in
großem Umfang auch für völlig neue analytische Anwendungsgebiete bereitzustellen.
Das angestrebte Gerätesystem verbindet die besonderen Eigenschaften der Antikörper mit
einem neuen Detektionssystem, dem Fadenreaktorsystem. Im Unterschied zu den bekannten Analysensystemen wird hierbei eine Festphase in Form eines laufenden bzw. unendlich
langen eindimensionalen Elementes, in der Regel ein Faden oder ein Band (nachfolgend als
Faden bezeichnet) als Träger der Antikörper genutzt. Mit dem Faden können Distanzen bei
der Probennahme und im Detektionssystem auf eine einfache, mechanisch robuste Weise
überbrückt werden. Die zur Realisierung der Messung notwendigen Behandlungen als auch
die Detektion selbst erfolgen im Unterschied zu allen anderen bekannten Systemen
kontinuierlich. Auf diese Weise können in Räumen und Flächen oder um dreidimensionale
Gegenstände und den menschlichen Körper herum durch entsprechend angeordnet
laufende Fäden oder vorher ausgeworfene und nach einer Verweilzeit wieder eingeholte
Fäden Orte erkannt werden, die Kampfstoffe emittieren.
Der Faden kann z.B. durch Drohnen oder Raketen ins Untersuchungsgebiet eingebracht
werden. Bei der Kontrolle von öffentlichen Verkehrsverbindungen, wie U-Bahnen, Flughäfen,
Busse usw., tasten die Fäden Koffer, Personen, Pakete auf Kampfmittelreste ab. Durch die
Verwendung von Antikörpern ist neben einer hohen Selektivität auch eine hohe Empfindlichkeit auf kleinste Kampfmittelspuren erreichbar. Darüber hinaus wird durch die Herstellung
und Verwendung synthetischer Antikörper (Aptamere) erreicht, dass bisher nicht nachweisbare Substanzen der Detektion zugängig gemacht werden.
5
Durch die anwendungsbezogene Kopplung von neuartigen gas-, opto- und elektrochemischen Sensoren als elektronische Sinnesorgane mit bewährten immunochemischen
CBE-Sensoren entsteht eine innovative, sichere und flexible Multisensorplattform mit hoher
Fehlalarmfestigkeit.
Medizinische
Probleme
Vorprüfung
Hauptprüfung
Elektronische
Nase
Optische
Erkennungseinheit
Fadensystem
Tests
Marktgerechte
Entwicklung
Elektronische
Zunge®
Analytikreferenz
Abb. 1.1: Schematische Darstellung des Gesamtsystems für die „Faden“-Philosophie
Zwei Beispiele mit der elektronischen Nase Multigas-SENSORiCCARD® mögen dies
belegen. Abb. 1.2 demonstriert die Fähigkeit zum Erkennen von Sprengstoffen, Abb. 1.3 die
Reaktion auf bestimmte Eigenschaften der DNA. In dieser Weise gestatten elektronische
Äquivalente menschlicher Sinnesorgane ganz neuartige technische Mess- und Klassifizierungslösungen.
Das Bundesminsterium der Verteidigung hat in einer Stellungnahme vom Mai 2005 formuliert: „Die Experten des ... bewerten Ihr Projekt als interessant ... Es wird als Zukunfts-
technologie gesehen ...“
6
Für die elektronische Nase
®
Multigas-SENSORiCCARD der
JENASENSORIC e.V., Jena und
der MULTISENSORIC GmbH,
Jena wurde von der Bundesanstalt für Materialforschung und
–prüfung Berlin nachgewiesen,
dass diese Explosivstoffe riechen
kann. Die Explosivstoffe
Pr1
Pr2
Pr3
Pr4
Pr5
Pr6
=
=
=
=
=
=
Nitropenta
Hexogen
TNT (2,4,6-Trinitrotoluol)
Schwarzpulver
Teismoplast
Treibladungspulver
sind detektierbar und gut zu
unterscheiden.
Eingesetzt wird ein kleines, in die Jackentasche passendes Gerät mit einer High-Tech-Elektronik
®
(SENSORiCCARD ). Dieses steuert die Messung der Gerüche, die von den Explosivstoffen ausgehen.
Mittels eines Mobiltelefons mit Modem können die Messdaten zu einem entfernten Auswertecenter geschickt
werden oder sie werden gleich an Ort und Stelle von einem Computer ausgewertet.
®
Abb. 1.2: Explosivstoffdetektion mit der elektronischen Nase Multigas-SENSORiCCARD
0,045
0,04
0,035
0,03
0,025
0,02
Q1-Werte
0,015
0,01
0,005
0
-0,005
-0,01
-0,015
1- Q1(Nullmessung an Luft)
2 - Q1(50µl P ufferlö sung, 1mM EDTA + 50mM TRIS)
-0,02
3 - Q1(50µl Str.crys. - 72% GC)
-0,025
4 - Q1(50µl E.co l. - 50% GC)
-0,03
5 - Q1(50µl Sarc.max. - 29% GC)
-0,035
300
350
400
x = Sensortem peratur [ °C ]
Abb. 1.3: Riechen von DNA, gemessen von JENASENSORIC e.V., Jena mit der elektronischen Nase Multigas®
SENSORiCCARD
7
2. Terrordiagnostik (High-Tech-Diagnostik)
[Dr. Ahlers]
Bisher:
Terrorist, Bombe oder Biowaffe werden ins Labor gebracht und mit Großgeräten bis zu einem Molekül herunter analysiert
oder
der Mensch geht zur Mine, zum Beispiel im Fuchs-Panzerwagen ins
verseuchte Gelände oder im Flughafen wird an einem Koffer eine Probe
genommen und analysiert und erkundet die Gefahr vor Ort.
Jetzt:
Ein Erkundungsfaden wird ausgeworfen, kontaminiert und dann kontinuierlich
in sicherer Entfernung analysiert.
Dazu gibt es eine Reihe von Patentideen, die elektronische Äquivalente
menschlicher Sinne wie elektronische Nase und elektronische Zunge mit
einbeziehen und mit Reaktorkonstruktionen koppeln, welche die Reaktorwand
als inneren eindimensionalen Faden realisieren sowie letztlich kanal-,
pumpen- und röhrenfreie ebene Reaktorflächen mit magnetisch gesteuerten
Reaktionsorten einsetzen. Das alles ist auch für eine am Körper zu tragende
Mikrotechnik geeignet.
Der Faden kann aber auch durch vorhandene Großgeräte in sicherer
Entfernung analysiert werden, welche den Anschluss zum Heimisch-Effekt für
eine bessere Akzeptanz bieten.
8
2.1 Patent „Komplexer Messkopf“
Diese Patentanmeldung war der Auslöser für die meisten anderen. Im praktischen Test hat
sich gezeigt, dass durch diese Maßnahme die Reproduzierbarkeit von Multigas-Messungen
gegenüber Diffusion oder Drift als Transporteffekte der Gerüche an das Sensorchip
wesentlich verbessert werden konnte.
9
2.2 Patent „Kontinuierlich arbeitendes eindimensionales Festphasenreaktor-System“
Dieses erteilte Patent ist das zentrale Patent für die neuartige Herangehensweise der
Probennahme und der Probendetektion. Der Faden ist das Mittel Nummer 1 für Nah- und
Fernerkundung und ohne eine Gefährdung vor Ort.
Eine erfolgversprechende Methode der spezifischen Detektion der Kampfstoffe als auch der
Mikroorganismen mit Hilfe des Fadens besteht darin, Antikörper, die mit magnetischen
Mikropartikeln oder superparamagnetischen Nanopartikeln markiert sind, einzusetzen. Der
spezifische Nachweis erfolgt dann durch Messung magnetischer Felder mit Hilfe von
Magnetsensoren, z.B. mit den sehr empfindlichen Sensoren auf Basis des Riesenmagnetwiderstandes.
10
Fadenförmiges
Kontaminationsarray
Konditionierungsblock
Aktorblock
Sensorblock
PC
Abb. 2.2.1: Gesamtgerät
CCD-Kamera
Semitransparenter Spiegel
Gassensitive nanoskalige Schicht
Multigassensor
Faden
Thermische,
elektrochemische
und optische Aktoren
und Sensoren
Virtuelle
Reaktorkanäle
Heizung
CCD-Kamera
Abb. 2.2.2: Sensor-Aktor-Block
11
10
11
5
4
1
3
12
13
3
6
7
9
8
14
1
2
3
4
5
6
Spule zum Abspulen des 1-DElements
Spule zum Aufspulen des 1-DElements
1-D-Element
Umlenkrollen- bzw. Leiteinrichtungen
Longitudinale Bewegungsrichtung
des 1-D-Elements
Quellungsreaktor
7
8
9
10
11
12
13
14
Beladungsreaktor
Blockierungsreaktor
Markierungsreaktor
Lichtquelle
Detektor für Fluoreszenzlicht
Meßkonditionierung
Multigas-Sensoranordnung
Fadenförmiges
Kontaminationsarray
Abb. 2.2.3: Schematische Darstellung des 1-D-Elements (Fadens) in Seitenansicht
12
2
2.3 Patent „Reaktorsystem zur Durchführung chemischer und
biochemischer Prozesse“
Entscheidend für den praktischen
Einsatz unter Feldbedingungen
ist, dass der Reaktor zur Vorbereitung der Messungen mit dem
Faden und den elektronischen
Sinnen robust ist und nicht verstopft. Das ist mit den durch
Magnetfeld und Magnetpartikel
auf einer glatten Oberfläche
virtuell erzeugten Bewegungen
und Reaktorrändern möglich.
26
27
26
2
2
27
26
2
28
3
(zusätzliche Abbildung aus Patentschrift)
13
Anwendungen bestehen beispielsweise in der Konstruktion von besonders leistungsfähigen
Bioarrays bzw. Biochips. Die Arraypunkte, bestehend aus magnetischen bioaffinen Mikropartikeln, sind hierbei in Array-Form unter Verwendung eines wasserlöslichen Klebstoffes
angeordnet. Bei Zutritt der flüssigen Analytlösung werden die magnetischen Partikel durch
Auflösen des Klebstoffes beweglich. Sie werden mit einem unter der Arrayplattform angeordneten beweglichem Magnetfeld in Form eines Wirbelbetts in Bewegung versetzt aber
gleichzeitig auch im Bereich des Arraypunktes festgehalten. Die Reaktionsgeschwindigkeit
zwischen bioaffinen Magnetpartikeln und gelösten Analyten wird dadurch stark erhöht.
14
2.4 Patent „Vorrichtung zur Herstellung und Anwendungen von
Mikroströmungen“
Diese Patentanmeldung nutzt den Magneto-Hydrodynamischen-Effekt zu Bewegungen in
Reaktionsräumen. Damit sind mechanische Pumpen nicht erforderlich.
15
2.5
Patent
Kontrolle
„Mikroreaktorsystem
physikalischer,
für
die
Durchführung
und
chemischer,
biochemischer
und
molekular-biologischer Reaktionen sowie Verfahren zu seiner
Herstellung“
Diese Patentanmeldung will ein Baukastensystem für Reaktoren aus geführten Kanälen
schaffen. (Es wird aufgegeben, wenn nicht bis 31.10.2007 die 5. Jahresgebühr bezahlt ist.)
Auf der Innenseite dieser Kanäle sitzen Sensoren und Aktoren, die den Analyten (oder den
Faden) aktorisch beeinflussen und sensorisch erfassen. Solch ein Kanal lässt sich ganz
einfach durch Einsägen in z.B. lumineszierendes Material herstellen. Damit ist eine Vielzahl
von Anwendungen möglich.
Dazu korrespondiert das erteilte Patent DE 43 21 254 „Kraftsensor“, welches sich im Besitz
der VirtualFab Technologie GmbH, Jena, der JENASENSORIC e.V., Jena und von Herrn Dr.
Ahlers befindet. Dieses kann hier auch zur Nachnutzung angeboten werden.
16
2.6 Patent „Anordnung und Charakterisierung von Proteinen und
Protein-Ligand-Wechselwirkungen“
1
Mit einem Multigas-Sensor (elektronische Nase) wird ein Spot auf
einem Substrat einer Gel-Elektrophorese-Trennung von Proteinen
detektiert. Gebildet wird ein gaschemischer Fingerprint des Spots.
1
8
7
2
3
6
(zusätzliche Abbildung aus Patentschrift)
17
5
2.7 Patent „Verfahren zur Amplifikation von DNA“
Diese Patentanmeldung zeigt auch die Möglichkeit einer Rückkopplung auf, das heißt, das
mit Fehlern behaftete Reaktionsergebnis durchläuft nochmals den PCR-Prozess. Dadurch ist
die Fehlerrate einstellbar.
18
2.8 Weitere Patente
Genannt werden sollen hier noch drei weitere Patentanmeldungen, welche sich in der
Prüfung befinden und neuartige Detektionsmöglichkeiten mit der elektronischen Nase
aufzeigen. Diese werden zur Zeit von der Firma Umweltsensortechnik GmbH, Geschwenda
bezahlt.
• H. Ahlers, G. Löber: DE 101 09 148. Anordnung zur Detektion von
Körperflüssigkeiten und –bestandteilen
(Prof. G. Löber hat eine Erklärung in Bezug auf die Rücknahme seiner Benennung als Inhaber
und Erfinder abgegeben.)
Messung von Flüssigkeiten über Verdampfen und dann Messung mit einer elektronischen
Nase.
• H. Ahlers, G. Löber: DE 101 09 149. Anordnung zur Detektion von DNA
aus eukaryotischen und prokaryotischen Systemen
(Prof. G. Löber hat eine Erklärung in Bezug auf die Rücknahme seiner Benennung als Inhaber
und Erfinder abgegeben.)
Anwendungspatent mit Verdampfen von DNA und dann Messung mit gasempfindlichem
Mikrosystem. Schnelldetektion von Nierenkrebs nach Vorliegen der DNA aus der Niere.
• H. Ahlers: DE 101 09 150. Gasmeßanordnung und -verfahren mit elektro-
nischen Nasen für biologische und andere Systeme
Aufbau eines Optimalsystems zur Multigasmessung mit Aktoren, welche die Sensoren in
optimale Arbeitspunkte steuern.
Vorgesehen ist ein Verbundprojekt zur medizinischen Anwendung mit den Partnern
Umweltsensortechnik GmbH, Geschwenda, Enverdis GmbH, Jena, VirtualFab Technologie
GmbH, Jena, Fachhochschule Jena und JENASENSORIC e.V., Jena. Eine Zweitnutzung ist
wünschenswert.
19
3. Rettungszelt (Rettungssupport)
[Dr. Ahlers]
Dieses Rettungszelt soll autark sein und in unzugänglichen Gebieten abgeworfen werden. Es
soll sich ähnlich wie eine Rettungsinsel im Wasser selbst aufstellen und durch Solartechnik
für die medizinische Messtechnik und Informationsanbindung sowie Wärmenotversorgung
geeignet sein. Es kann natürlich auch als Sofortmaßnahme an jeglichen Ort eines Terroranschlags gebracht werden. Wichtig ist, dass es für den fachlichen Laien ausgelegt ist,
welcher kaum medizinische Kenntnisse hat und unter Zeitdruck ist.
Eine Forschungszusammenarbeit zur Konstruktion ist angestrebt mit dem Institut für
Fertigteiltechnik und Fertigbau e.V., Weimar und zur Mess- und Sensortechnik sowie
Wärmeerzeugung mit der JENASENSORIC e.V., Jena.
Eine wirtschaftliche Verwertung ist der Wunsch der beiden Forschungsinstitutionen.
Vorbereitet sind Patente und Markenzeichen (z.B. Tele multiDOCTOR®). Außerdem können
die bei den Detektionsmöglichkeiten für terrorbedingte Fälle genannten Patentlösungen auch
hier für das Gesundheitswesen und die Lebensmittelkontrolle aufgearbeitet und eingesetzt
werden. Dazu darf der dort beschriebene Faden allerdings kurz sein.
a
Textiles
Solarzellenarray
Schadstoffdetektierende
Textilien
(DE 196 19 858)
b
multi
®
Tele
DOCTOR
mit Laptop, PDA, CARDIVAR,
®
multi DIAB , Elektronisches Schlafkissen
®
DREAM STATION , Blutdruck, Puls,
Atemdetektion, Thermometer usw.
Medikamente,
Verbandmaterial
Unterlage als
Wärmeinsel
Akkufliese
Wärmeinsel
(DE 197 30 853)
Heizfliese
Solarfliese
(DE 197 50 540)
Unterlage als
Wärmeinsel
Abb. 3.1: a) Außenansicht des Rettungszeltes, b) Boden des Rettungszeltes (B x T = 4 m x 4 m)
20
Lebensmittelnotrationen
3.1 Markenzeichen und EU-Gemeinschaftsmarke „Tele
multi
DOCTOR®“
Deutsches Patent- und Markenamt
Registernummer/Aktenzeichen: 398 48 732.4
UG01 - Kurzer Überblick
Markentext:
Tele multi DOCTOR
Markenform:
Wort-/Bildmarke
Inhaber:
Ahlers, Horst, Doz. Dr.-Ing.habil., 07743 Jena
Leitklasse:
42
Klassen:
09; 10; 42
Letzter Verfahrensstand: Marke eingetragen
UG10 - Allgemeine Angaben
Markentext:
Tele multi DOCTOR
Markenform:
Wort-/Bildmarke
Bildklassen:
26.11.03; 27.05.10
Letzter Verfahrensstand:
Marke eingetragen
Aktenzeichen der Gemeinschaftsmarke:
001182740
Veröffentlichungsdatum der Seniorität (im deutschen Markenblatt): 12.07.2002
UG15 - Inhaber, Vertreter
Ahlers, Horst, Doz. Dr.-Ing.habil., 07743 Jena
Name und Wohnort/Sitz
des Anmelders/Inhabers der Marke:
Herrn Doz. Dr.-Ing.habil. Horst Ahlers
Ottogerd-Mühlmann-Str. 31
07743 Jena
Zustellungsanschrift:
UG20 - Waren/Dienstleistungen (gegenwärtiger Stand)
Leitklasse:
42
Klassen:
09; 10; 42
Waren/Dienstleistungen
(gegenwärtiger Stand):
Elektrische Multimeß- und Multikontrollinstrumente für eine qualifizierte
Anwendung durch Doktoren beliebiger Fachrichtungen und Kulturen nach
Klasse 9; ärztliche Multiinstrumente und Multiapparate für die ferngesteuerte
Anwendung beim Patienten oder Kunden nach Klasse 10; ärztliche Versorgung
als diagnostische und/oder therapeutische und/oder Betreuungsdienstleistung
über globale Telekommunikationsnetze mit multikulturellen Ärzten und/oder
Patienten nach Klasse 42
UG30 - Verfahren (Chronologie)
Anmeldetag:
26.08.1998
Tag der Eintragung:
21.10.1998
Tag der Veröffentlichung der Eintragung: 19.11.1998
21
EU-Gemeinschaftsmarke
Name:
Nummer:
Tele multi DOCTOR
1182740
Markenbasis:
GM
Marke
Anmeldetag:
24/05/1999
Tag der Eintragung:
Ablaufdatum:
17/11/2000
24/05/2009
Nizzaer Klassifikation:
Marke:
9, 10, 42
Einzelmarke
Art der Marke:
Erlangte Unterscheidungskraft:
Wortmarke
Nein
Datum des letzten Verfahrensstands:
Verfahrensstand der Marke:
19/12/2000
GM eingetragen
Verzeichnis der Waren und Dienstleistungen
Nizzaer Klassifikation:
Verzeichnis der Waren und Dienstleistungen:
Nizzaer Klassifikation:
Verzeichnis der Waren und Dienstleistungen:
Nizzaer Klassifikation:
Verzeichnis der Waren und Dienstleistungen:
9
Elektrische Multimeß- und Multikontrollinstrumente für eine
qualifizierte Anwendung durch Doktoren beliebiger
Fachrichtungen und Kulturen nach Klasse 9.
10
Ärztliche Multiinstrumente und Multiapparate für die
ferngesteuerte Anwendung beim Patienten oder Kunden
nach Klasse 10.
42
Ärztliche Versorgung als diagnostische und/oder therapeutische
und/oder Betreuungsdienstleistung über erglobale
Telekommunikationsnetze mit multikulturellen Ärzten und/oder
Patienten nach Klassse 42.
Inhaber
Name:
Horst Ahlers
Nummer:
63202
Seniorität
Staat:
DEUTSCHLAND
Eintragungsnummer:
Verfahrensstand:
398 48 732
Accepted
Veröffentlichung
Nr. des Blatts für Gemeinschaftsmarken:
Tag der Veröffentlichung:
2000/038
15/05/2000
Teil:
Nr. des Blatts für Gemeinschaftsmarken:
A.1
2001/003
Tag der Veröffentlichung:
Teil:
01.02.2001
B.2
22
3.2 Patent „Textilien mit Sonderfunktionen“
Die an Textilien gebundene Detektionsfunktion für Schadstoffe ist besonders einfach in die
Kleidung oder in Stoff bzw. Gewirke allgemein zu integrieren. Arbeiten dazu wurden im
Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V., Greiz durchgeführt.
23
Seite 2/3
Seite 3/3
24
3.3 Patent „Anordnung zum Einschalten von Verbrauchern“
Ist kaum Energie verfügbar, so wird diese zum Heizen von Räumen verschwendet. Deshalb
muss nur dort, wo sich ein Mensch aufhält, geheizt werden. Das wird durch dessen Gewicht
an seinem Aufenthaltsort nach diesem erteilten Patent ausgelöst, beispielsweise bei
Verletzten auf einer Unterlage. Dann ist dafür sogar Solarenergie einsetzbar.
25
3.4 Patent „Heizanordnung“
Diese in Prüfung befindliche Patentanmeldung befasst sich mit den drei Fliesenarten
Heizfliese, Solarfliese und Akkufliese. Diese bewirken eine autonome Anordnung. Die Solarenergie wird im Akku gespeichert und später definiert in Wärme umgesetzt.
26
3.5 Patent „Anordnung zur Detektion des Schlafverhaltens“
Diese Patentanmeldung befindet sich in Prüfung und befasst sich mit im Schlaf auftretenden
Problemen. Das betrifft die Detektion ohne zusätzliche Verkabelungen. Der Patient oder
Proband legt sich auf ein Kopfkissen, in welchem die Sensorik vorhanden ist. Grobmotorische Bewegungen und akustische Atemgeräusche (z.B. bei Apnoe) sind gegenwärtig
von einem Funktionsmuster erfassbar wie auch Herz-Kreislauf-Parameter. Die Daten werden
z.B. über Nacht aufgenommen und können dann ausgelesen werden. Eine weitere Ausgestaltung ist mit einer sensorischen Bettunterlage gegeben (z.B. Gerät Cardiosleep 3 in
Zusammenarbeit mit dem Institut für Medizinisch-Biologische Probleme, Moskau).
27
3.6 Patent „Anordnung für ein Kissen“
Auch diese Patentanmeldung befindet sich in Prüfung und befasst sich ebenfalls mit im
Schlaf auftretenden Problemen. Sie ist für die Therapie einsetzbar. So kann im einfachsten
Fall beruhigende Musik abgespielt werden. Medizinisch wichtiger ist aber der Einsatz von
heilenden Dämpfen, Vibrationen, Lichteffekten usw.
28
3.7 Markenzeichen „Elektronisches Schlafkissen DREAM STATION®“
Deutsches Patent- und Markenamt
Registernummer/Aktenzeichen: 398 16 080.5
UG01 - Kurzer Überblick
Markentext:
Elektronisches Schlafkissen DREAM STATION
Markenform:
Wortmarke
Inhaber:
Ahlers, Horst, Doz. Dr.-Ing.habil., 07743 Jena
Leitklasse:
09
Klassen:
09; 10
Letzter Verfahrensstand: Marke eingetragen
UG10 - Allgemeine Angaben
Markentext:
Elektronisches Schlafkissen DREAM STATION
Markenform:
Wortmarke
Letzter Verfahrensstand: Marke eingetragen
UG15 - Inhaber, Vertreter
Ahlers, Horst, Doz. Dr.-Ing.habil., 07743 Jena
Name und Wohnort/Sitz
des Anmelders/Inhabers der Marke:
Herrn Doz. Dr.-Ing.habil. Horst Ahlers
Ottogerd-Mühlmann-Str. 31
07743 Jena
Zustellungsanschrift:
UG20 - Waren/Dienstleistungen (gegenwärtiger Stand)
Leitklasse:
09
Klassen:
09; 10
Waren/Dienstleistungen
(gegenwärtiger Stand):
In Kissenform aufgebaute Anordnung von Multisensoren zur Ermittlung von
Schlafparametern mit oder ohne optionale Fernbedienung über
Kommunikationsnetze (soweit in Klasse 9 enthalten); ärztliche Apparate zur
Schlaferforschung und Schlaftherapie
UG30 - Verfahren (Chronologie)
Anmeldetag:
21.03.1998
Tag der Eintragung:
16.11.1998
Tag der Veröffentlichung der Eintragung: 17.12.1998
Das Markenzeichen steht für den Praxiseinsatz zur Verfügung.
29
3.8 Patent „Resistiver Dehnungssensor“
Für alle mechanischen Bewegungen des Menschen ist eine einfache Detektion wünschenswert. Mit dieser Patentanmeldung wird ein mit Kohlenstoff versetzter Gummifaden
vorgeschlagen, der einfach in Textilien integriert werden kann. Durch Sticken, Weben,
Applizieren usw. können unterschiedliche Muster und Anordnungen erzeugt werden, die
unterschiedliche Kennlinien und Anwendungen ergeben. Gemessen wird der sich ändernde
elektrische Widerstand. Anwendungsbeispiele sind Atemüberwachung, Wehenüberwachung
bei Schwangeren, Orts- und Anwesenheitsdetektion.
30
3.9 Patent „Solarzellenanordnung“
Die Integration von Sensoren und Aktoren in textile Gewebe muss für ein Rettungszelt auch
die Energieversorgung erfassen. Der textile Faden ist dabei Funktionselement für eine solare
Energiewandlung. Zwei Grundanwendungen sind in dieser und der folgenden Patentanmeldung beschrieben. Zum Einen ist das die Verwendung neuartiger Wandlungsprinzipien
von optischer in elektrische Energie mit Nichtsilizium-Werkstoffen, wie das durch Farbstoff in
Titandioxid machbar ist. Zum Anderen wird die Solarzelle von ihrem vertikalen Aufbau
befreit, indem sie etwa mittig aufgeklappt und dann nebeneinander (lateral) angeordnet wird.
Dadurch können die Elektroden in einer Ebene, im Grenzfall unterhalb der aktiven Schichten,
zu liegen kommen. So kann das Sonnenlicht ungebremst wirksam werden. Beide Ideen sind
in umfangreichen Versuchen positiv getestet. Das sind die Vorarbeiten für eine intensive
technologische Umsetzung.
31
Diese Patentanmeldung ist die grundlegende für die laterale Solarzelle. Sie ist am gleichen
Tag angemeldet wir die laterale textile Solarzelle (DE 102 11 514).
Elektrode
Solare
Funktionsschichten
Elektrode
Abb. 3.9.1.: Prinzipielle Konstruktion der lateralen Solarzelle
Die sonst übliche vertikale Anordnung ist aufgeklappt und in einer Ebene angeordnet.
Dadurch kann das Licht ohne Störung durch die Elektroden mit der Wandlungsschicht
wechselwirken.
Licht
Titandioxid + Farbstoff +
Elektrolyt
Titandioxid
Elektrode
Substrat
Abb. 3.9.2: Aufbau der lateralen Farbstoff-Solarzelle
32
Elektrode
3.10 Patent „Textile Solarzellenanordnung“
Die vertikale Solarzelle wird quasi aufgeklappt und lateral, d.h. nebeneinander mit textilem
Material angeordnet. Dadurch entsteht die laterale textile Solarzelle. Sie kann als Gewebe
vielfach wiederholt werden.
33
3.11 Markenzeichen „Solarzelle-LATi®“
Deutsches Patent- und Markenamt
Registernummer/Aktenzeichen: 301 67 474.4
UG01 - Kurzer Überblick
Markentext:
Solarzelle-LATi
Markenform:
Wortmarke
Inhaber:
Ahlers, Horst, Doz. Dr.-Ing.habil., 07743 Jena
Leitklasse:
09
Klassen:
09
Letzter Verfahrensstand: Marke eingetragen
UG10 - Allgemeine Angaben
Markentext:
Solarzelle-LATi
Markenform:
Wortmarke
Letzter Verfahrensstand: Marke eingetragen
UG15 - Inhaber, Vertreter
Ahlers, Horst, Doz. Dr.-Ing.habil., 07743 Jena
Name und Wohnort/Sitz
des Anmelders/Inhabers der Marke:
Zustellungsanschrift:
Herrn Doz. Dr.-Ing.habil. Horst Ahlers
Ottogerd-Mühlmann-Str. 31
07743 Jena
UG20 - Waren/Dienstleistungen (gegenwärtiger Stand)
Leitklasse:
09
Klassen:
09
Waren/Dienstleistungen
(gegenwärtiger Stand):
Solarzelle mit lateralem Aufbau und Solarzellenanlagen mit
lateral aufgebauten Solarzellen
UG30 - Verfahren (Chronologie)
Anmeldetag:
26.11.2001
Tag der Eintragung:
14.06.2002
Tag der Veröffentlichung der Eintragung: 19.07.2002
34
3.12 Patent „Kontaktierung von Solarzellen und Akkumulatoren“
Die Kontaktierung erfolgt über textile Fasern, die wegen ihrer größeren Oberfläche gegenüber einem flächigen Kontakt geringere Übergangswiderstände zu erzeugen gestatten.
35
3.13 Patent „Fotovoltaikanwendungen“
Der textile Faden dient als Träger von fotoaktiven Schichten und Elektroden. Dabei kann ein
Faden als Fotoelektrode und ein zweiter als Gegenelektrode aufgebaut und dazwischen z.B.
aufgefüllt mit Titandioxid verdrillt werden.
36
4. Terrorabwehr und Kampfstoffdetektion mit Fadenreaktoren
[Dr. Müller]
Anwendung bioaffiner Fäden (1-D-Elemente) zur Probennahme
Lenkrakete
Gefahrstoff-enthaltende Wolke
Drohne
Schleppseil
Bionisches Vorbild: Nesselqualle
37
Probennahme mit 1-D-Elementen in Form von Fäden bzw. Borsten
Laufrichtung
Metro
Befeuchter
Detektor
Luft
Analysatoren
38
Kontinuierliche Festphasen-Detektionssysteme
Einsatz von 1-D-Elementen (Faden, Band) und alternativ bzw. in Kombination magnetische Nano- bzw. Mikropartikel
Probennahme,
Probentransport
im Durchlauf
Probennahm
e
Probenaufbereitung
im Durchlauf
Probennahm
e
39
Diskontinuierliche
bzw. kontinuierliche
Sensorik im Durchlauf
Probennahme
Beispiel für kontinuierliche Raumüberwachung (Kreisprozess)
Wäscher
Blockierer
BioaffinBelader
Wäscher
Desorber
Befeuchter
Detektor
Wäscher
Markierer
Wäscher
überwachter Raum
Fadenanalysator
40
Festphasen: Faden/Band und/oder Magnetpartikel
Faden/Band
Permanentmagnetische oder
magnetisierbare Partikel
Magnetische Partikel
Bewegungsrichtung
Bewegungsrichtung
Reaktionsplattform
Streifenförmig
magnetisiertes Magnetarray
41
Bewegung der magnetischen Partikel
Bewegungsrichtung der Magnetpartikel
Feldlinien
magnetische Partikel
Magnetfeldarray
Magnete
Bewegungsrichtung des Magnetfeldarrays
42
Schwerkraftunabhängiger Transport magnetischer Partikel auf Oberflächen
streifenförmig magnetisiertes
Hartgummiband
stationäre Röhre,
in der sich ein drehbarer
spiralförmiger
Streifenmagnet befindet
Oberfläche bzw.
Reaktionsplattform
Drehachse
43
Reaktor
Festphasenreaktoren
Vorteil: günstiges Bindungsgleichgewicht
durch Überschuß an primären Ak
Primärer Ak 1; primärer Ak 2
ELISA
Array
44
Nichtkompetetiver Zweiseiten-FIA mit sequentiellem Processing auf laufendem
Faden
Immunchemische Nachweismöglichkeiten: Kompetetiv, nichtkompetetiv homogen oder heterogen - an
Festphasen gebundener Antikörper (RIA, ELISA). Analyt plus fluoreszenzmarkierter Antikörper (FIA)
Bewegungsrichtung des Fadens
durch Reaktionszonen
Faden
primärer Ak
Fluoreszenz-markierter
(sekundärer) Ak
Kampfstoff 1
Kampfstoff
Beladen und Waschen
Markieren und Waschen
45
Fadenreaktoren
Kontakt von Faden/Band mit Flüssigphasen
Durch Magnet fixierter
Tropfen einer magnetischer
Flüssigkeit
Bewegungsrichtung
N
Faden/Band
S
Luftstrom zur Entfernung
anhaftender Flüssigkeit
Magnet
Flüssigkeitsstrom
Flüssigkeitsbad
46
Konzentrator mit Intervallbetrieb
Desorption der gebundenen Analyten bei sauren pH-Werten
Puffer
pH 3,0
Puffer
pH 7,0
Sammelfaden oder Sammelmagnetit
Pumpe
Probennahmeraum
Konzentrator
Luft
Wäscher
N
S
Spule
Magnetit-Wirbelbett
47
Markierer
Detektor
Technischer Stand
1. Institut für Energie und Umwelttechnik, Duisburg: Parallel Affinity Sensor Arrays (PASA). Sammler für
Partikel aus Luft, Lösen in Wasser, Immunarray mit ca. 100 Arraypunkten. Rechnergesteuert, Messdauer
ca. 1 h, DNA-Chip für Bakterien (Affymetrix).
eBiochip Systems Itzehoe: Enzymimmunoassay für Biowaffen und Toxine. Antikörper auf Schwingkristallen.
2. Alternativ: Massenspektrometer (Bruker Daltonics), Gewicht 43 kg. Surface Plasmon Resonance (z.B.
BiaCore) und andere Reflexionsmethoden. Scanning for Intensively Fluorescent Targets (SIFT) (109
Moleküle/l), Fluoreszenz Korrelations Spektroskopie (FCS), konfocale Laser Scanning Microscopy.
In Bearbeitung: TeraHerz-Strahlung, smart dust oder fluoreszierende Farbstoffe im Gelände, DARPins,
Aptamere, Spiegelmere, MIPs, magnetoresistive Widerstände.
3. Markierung: Fluoresceinisothiocyanat (FITC), Fluorescinderivate,
zuordenbare Lanthanide, mit Fluoresceinisothiocyanat (FITC).
48
FRET-Fluoreszenz-Farbstoffe,
Material für Faden/Band bzw. Magnetpartikel
Auswahl abhängig von Analyten (Moleküle oder Mikroorganismen/Viren),
der Probennahmeart und dem Detektorsystem !
1.
Faden: feuchte bioaffine Festphase in Band-, Seil-, Faden- oder Borstenform, Draht, Glasfaser,
mikroporöse Glasfaser, Nylon, Baumwolle (Nähseide)
2.
Kombinierte Fäden: Faden/mag.Partikel, Faden/unspez. Adsorber, Faden bioaffiner Adsorber
3.
Magnetische Nano- bzw. Mikropartikel: bioaffin funktionalisierte Eisenoxide, Magnetit (Erz),
Flugasche-Partikel, magnetisches poröses Glas
49
Magnetpartikel aus Flugaschen der Kohleverbrennung
Vorteil: Unbegrenzte Verfügbarkeit
50
Detektionsmöglichkeiten
Detektion in
heterogener Phase
an Phasengrenzfläche
Licht, Laser
Detektion in homogener Phase
(gasförmig, flüssig)
Desorber
Referenzfaden
°C,
chaotrope
Salze, pH
MIPFilter
CCD, LED, FD
Streulicht-Detektor
Refraktometer,
Extinktion,
Fluoreszenz
enz. Amplifikation,
PCR
Desorber,
Freisetzung des
Analyten
in Gasoder
Flüssigphase
Multigas
„Nase“
Multiionen
„Zunge“
51
Enzym.
Amplifikation
MS,
Chromatografie,
Plasmon
Resonanz,
SIFT,
FCS
Analysefaden
Fadenanordnung als „Lab on the Chip“ für die Probenaufbereitung
Seitenansicht ohne Fäden :
Reaktoren
Aufsicht:
Fäden
52
Halbleiteranordnung zur Erzeugung und Detektion von Licht
Messung von:
Fluoreszenz
Refraktion
Absorption
Streuung
Faden
p
n
Gesägter Kantenstrahler
53
Mehrschichtiger kompetetiver Immunassay
- Teststreifenprinzip Kompetetives,
bewegliches Antigen
Immobilisiertes Antigen
bzw. Analyt
A
A
A
B
A
Enzym
Enzym-markierter Antikörper
Enzymkatalysierte Farbreaktion
54
Magnetohydrodynamischer Effekt
Erzeugung von Mikroströmungen (rechte-Hand-Regel)
S
Anode
Strömungsrichtung
des wässrigen Elektrolyten
Kathode
N
Magnetfeld
55
Biochip mit beweglichem Magnetpartikelarray
bioaffin modifizierte
Array-Punkte
Magnetfeld-Array
56
Forschungsergebnisse
der JENASENSORIC e.V., Jena
und der MULTISENSORIC GmbH, Jena
zu High-Tech-Diagnostik und Rettungssupport
MULTISENSORIC
GmbH
The knowledge of the famous scientists of Jena over
many hundreds of years is the cause of our trust in the future.
>> Der Faden als Sensor, Aktor und Reaktor <<