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publié le 2 septembre 2017 Beauté › Maquillage

In diesem Beitrag beschreibt Toshiba einige der Trends, Anwendungen und Herausforderungen, die hinter diesem Wachstumsmarkt stecken. Zudem wird die neueste Bluetooth-Technologie vorgestellt, die tragbare Gesundheits-/Healthcare-Produkte der nächsten Generation ermöglicht.

Bluetooth: Die Grundlagen

Ursprünglich als Funk-Kommunikationsprotokoll für kurze Reichweiten entwickelt, wurde Bluetooth „Classic“ zunächst als Protokoll für den Anschluss von Computerperipherie wie Tastaturen, Computer-Mäusen und Lautsprechern verwendet. Mit dem Aufkommen erster Mobiltelefone war Bluetooth das Protokoll der Wahl für Freisprech-Kopf-/Ohrhörer.

Als Mobiltelefone zu Smartphones weiter entwickelt wurden, hat sich auch Bluetooth weiter verbessert. Das Smartphone wurde zu einem vielfältig einsetzbaren Gerät, um im Internet zu surfen und auf Dienste zuzugreifen. Um die Anforderungen der Mobilgeräte vor allem in Bezug auf einen niedrigen Stromverbrauchs zu erfüllen, wurde Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE) eingeführt.

Derzeit wird Bluetooth LE jährlich in drei Milliarden neuen Geräte integriert (Quelle: ABI Research, Dezember 2016). Dieser Anteil wird weiter wachsen, da neue Anwendungen die kommenden Versionen des Protokolls aufnehmen und werden nutzen können.

André M. Chagas und Dr. Tom Baden erklären im Interview mit COMPAMED.de wie ihr Laborsystem aufgebaut ist. Außerdem stellen sie die Unterschiede zu herkömmlichen Laborsystemen heraus und beantworten die Frage, welche neuen Möglichkeiten Open-Labware Systeme für Schwellenländer schaffen können.
Dr. Baden und Herr Chagas, Sie haben ein Laborsystem für den Selbstbau entworfen. Wie genau ist das FlyPi aufgebaut? Aus welchen Komponenten besteht es und wie wird es zusammengesetzt?

Dr. Tom Baden: Im Wesentlichen wird alles von einem Rahmen aus dem 3D-Drucker zusammengehalten. Im Kern befindet sich ein Raspberry Pi - das ist ein Einplatinencomputer - und eine Kamera mit einer M12-Linse. Es handelt sich also im Grunde um eine Webcam mit einem sehr hohen Bildzoom, die von einem Rahmen aus dem 3D-Drucker gehalten wird.

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André Chagas: Zusätzlich zu diesem Grundelement können Module unabhängig voneinander hinzugefügt werden. Meist setzen sie sich aus Standardkomponenten und Elektrokomponenten für Hobbywerker zusammen. Bisher haben wir ein Optogenetik-Modul gebaut, das auf starken LED-Leuchten basiert, ein Thermogenetik-Modul, basierend auf einem Peltier-Element, zwei Leuchtmodule und ein Motormodul. Wir nutzen einen Arduino-Microcontroller (eine Open-Source-Plattform für elektronische Prototypen), um sie zu steuern. Dann verbinden wir den Raspberry Pi mit einem Monitor, einer Tastatur und einer Maus und nutzen die Benutzeroberfläche, die wir in Python - einer Open-Source - Sprache geschrieben haben, um diese physischen Komponenten zu steuern.

Was ist der Unterschied zu herkömmlicher Laborausrüstung?
Baden: Der Hauptunterschied ist der Preis. Der Erwerb einer kommerziellen Lösung wäre erheblich teurer. In den meisten Fällen, in denen die Leute kommerzielle Systeme kaufen, nutzen sie nicht alle Optionen, die diese bieten. Individuelle Experimente erfordern mehr oder weniger individuelle Nutzungsoptionen. Eine genauere Anpassung des Designs an die eigentlichen Bedürfnisse kann dabei helfen, viel Geld zu sparen.

Chagas: Auf der einen Seite kann unser System nicht alles leisten, was viele moderne Systeme können, aber auf der anderen Seite kann es Dinge leisten, die andere Systeme vermissen lassen. Das FlyPi hat zum Beispiel einen sehr großen Zoombereich. Dieselbe Linse kann genutzt werden, um sowohl kleine Tiere als auch Zellen zu beobachten. Das kann man mit herkömmlichen Mikroskopen nicht, da diese präzise darauf eingestellt sind, sehr kleine Dinge zu vergrößern. Außerdem ist unser System tragbar, es ist handtellergroß und batteriebetrieben. Es kann mit 12 Volt betrieben werden, die entweder von einer Batterie oder sogar dem Zigarettenanzünder eines Autos stammen können. Das Gerät kann mit einem Laptop via Internet gesteuert werden. Im Prinzip kann das System also überall genutzt werden, zum Beispiel in den Umweltwissenschaften, um draußen Proben zu nehmen, in abgelegenen Gegenden, oder an Orten mit schlechter Infrastruktur, wie Konfliktregionen.

Für welche weiteren Laborstudien wäre das System geeignet?
Baden: Es wurde ursprünglich für neurogenetische Forschung entwickelt, um Verhaltensstudien von sehr kleinen Tieren wie Fruchtfliegen und Zebrafischen zu machen. In den Neurowissenschaften gibt es eine ganze Reihe von Werkzeugen aus dem Bereich Protein-Engineering, die speziell innerhalb von Nervenzellen der Tiere angewendet werden können, um sie beispielsweise licht- oder hitzeempfindlich zu machen. So können bestimmte Neuronensets aktiviert oder deaktiviert und gleichzeitig beobachtet werden, was das Tier tut und wie es darauf reagiert. Auf diese Weise können wir die Funktion der Neuronen untersuchen. Das Mikroskop ist ebenfalls für Fluoreszenzmikroskopie geeignet.

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Chagas: Es kann auch beispielsweise zur Diagnostik von Humanparasiten genutzt werden, oder um Experimente im Bereich der Pflanzenphysiologie auszuführen. Mit leichten Abänderungen kann es auch für Verhaltensstudien von größeren Tieren genutzt werden. Das ganze Projekt ist bereits online verfügbar, sodass Interessierte es auf ihre spezifischen Experimente anpassen können. Es gibt zum Beispiel einen Professor in Chile, der es nutzt, um Bakterienkolonien abzubilden. Aufgrund des geringen Kostenfaktors können zehn dieser Systeme angeschafft und somit die Prozesse im Labor automatisiert und mehrere Experimente parallel ausgeführt werden. Da das “FlyPi” für alle zugänglich ist, hoffen wir, dass sich zumindest eine kleine Gemeinschaft bildet, die mithilft, es weiterzuentwickeln.

Für wen ist das System besonders interessant?
Baden: Wir hoffen, dass es generell für Anwender aus den Biowissenschaften interessant ist. Wir können uns zum Beispiel den Gebrauch in der Lehre, in einer Schule oder einem Universitäts-Lehrlabor, vorstellen. Es ist ein digitales Mikroskop, also kann es einfach an einen Projektor angeschlossen werden, sodass die Klasse alles auf einem Bildschirm sehen kann. Natürlich kann es auch für die eigene Forschung genutzt werden.

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