Zukunftstechnologien

Bionische Innovationen für nachhaltige Produkte und Technologien

Mit einigen der fortschrittlichsten Produkte und Technologien machen wir die
Welt grüner und lebenswerter für Sie. Schauen Sie sich unsere Seite an, um
mehr über die Produkte zu erfahren, die wir anbieten!

Technologische Innovationen werden die Nachhaltigkeit prägen

3D-Biofilter

Wir erstellen 3D-gedruckte Paneele für Regionen mit ultrahohem Kontakt aus Polymilchsäure-Biofiltern zur Reduzierung und Reinigung der Wasserverschmutzung.

Adaptives Gewebe

Wir arbeiten an adaptiven Geweben, die intelligent auf veränderte Gewebeeinstellungen reagieren, indem sie die Energiezufuhr steuern und verbesserte Signale liefern.

Bionische Fertigung

Wir erhöhen die Nachhaltigkeit des Betriebs, indem wir eine innovative Fertigungstechnik zur Herstellung von Materialien erfinden, die auf biologischen Layout- und Strukturkonzepten basieren.

Industrielle Produkt

Bionisches Design und Seine Schlüsselrolle In nachhaltige Entwicklungen von Zukunftstechnologien

BIONIK UND KI FÜR DIE ENTWICKLUNG
NACHHALTIGER PRODUKTE

Wir verwenden modernste Technologie, um umweltfreundliche Produkte zu schaffen und zu entwickeln,
die eine gesunde Lebensweise auf der ganzen Welt unterstützen.

BIONA-Ankündigung

Uns motiviert die Ankündigung von BIONA, die Kraft biologischer Systeme zu nutzen, um ökologische und effiziente Produkte zu schaffen und gleichzeitig langfristige, anwendungsorientierte Ideen zu entwickeln.

Nachwuchsgruppen

Wir arbeiten mit einigen der jungen Wissenschaftler zusammen, die daran arbeiten, bionische Technologien für ökologische und technologische Innovationen zu entwickeln, die den Anforderungen der Gegenwart dienen, ohne die Möglichkeiten zukünftiger Bedürfnisse zu beeinträchtigen.

Begleitende Projekte

Unser Team führt umfangreiche Forschung durch, um kontinuierlich nachhaltige Lösungen für den optimalen Nutzen unserer Kunden bereitzustellen. Wir arbeiten auch mit Unternehmen zusammen, um ihre Projekte mit unserer innovativen ökologischen Technologie nachhaltig zu gestalten.

LETZTE AKTUALISIERUNG

Bionische Architektur – Ein Rückblick

Bionische Architektur

Der Begriff bionische Architektur lässt sich grob mit einer zeitgenössischen Bewegung übersetzen, die die Verhaltens-, physiologischen und strukturellen Anpassungen biologischer Organismen untersucht. Sie werden als Inspirationsquelle für den Bau spezifischer unkonventioneller Entwürfe und ausdrucksstarker Gebäude aufbewahrt.
Es wurde festgestellt, dass sich diese Strukturen an ihre innere Umgebung anpassen, basierend auf ihrer äußeren Umgebung und ihren Lebensräumen, wie z. B. Wetter- und Temperaturänderungen oder Schwankungen darin.
Dieser Architekturstil gibt es seit dem frühen 18. Jahrhundert, und er nahm erst im frühen 21. Jahrhundert an Fahrt auf. Dies führte dazu, dass die Gesellschaften von ihrer anthropozentrischen Umwelt weggeführt wurden, indem sie die Schaffung von Landschaften zuließen, die eine harmonische Beziehung zwischen der Gemeinschaft und der Natur ermöglichen.

Architektur
Dies wird erreicht, indem die komplexen Beziehungen zwischen Form, Material und Struktur analysiert und bewertet werden, um die Nachhaltigkeit in der Umwelt zu gewährleisten.

 

Die Geschichte der bionischen Architektur

Der Begriff Bionik setzt sich aus dem griechischen Wort „bios“ für Leben und dem englischen Wort „technic“ für „studieren“ zusammen. Diese Kombination bildete die Bionik, die Technologien in Lebensformen überträgt. Der Begriff wurde schließlich von Jack Steele und einem sowjetischen Wissenschaftler Otto Schmitt während eines Astronomenprojekts geprägt. Beide Forscher erkannten das Konzept der Bionik als “die Wissenschaft von Systemen, die auf Lebewesen basieren”.
Diese Idee wurde später im Jahr 1997 von Janine Benyus erweitert, die den Begriff „Bio-Mimikry“ herausbrachte, der als „bewusste Nachahmung des Naturgenies“ bezeichnet wird.
Später im Jahr 1974 behauptete der Autor Victor Glushkov in dem Buch Enzyklopädie der Kybernetik, dass in den letzten Jahren eine neue wissenschaftliche Richtung entstehen würde, in der die Bionik mit der Architektur und den Gebäuden zusammenarbeiten würde, die ihr den Namen bionische Architekturen oder Architektur geben würden Bionik.
Durch die Verwendung von Pflanzenstängeln, Eierschalen und lebenden Blattnerven stellen Ingenieure langlebige und robuste architektonische Strukturen voller Schönheit her, wie Häuser, Kinos, Brücken usw. Schließlich entstand Ende der 1980er Jahre die Architekturbionik als Zweig der Architekturwissenschaft und üben. Viele Länder, einschließlich der UdSSR und mehrerer sozialistischer Länder, haben diese neu entstandene Technologie zur Schaffung nachhaltiger, umweltfreundlicher Strukturen eingeholt.

Verschiedene Formen bionischer Architektur:

Die dünne Schalenstruktur ist von Krustentieren und Schädeln inspiriert und ebnet für ihre Fähigkeit, innere Kräfte über ihre Oberfläche zu verteilen.
Eine bogenförmige Struktur, die von der Wirbelsäule von Tieren inspiriert ist und dadurch ein robusteres, steiferes und steiferes Gebäude schafft
Die Puffing-Struktur wurde von pflanzlichen und tierischen Zellen inspiriert und wird hauptsächlich für ästhetische Zwecke verwendet.
Die Spiralstruktur wurde wiederum durch Kochbananenblätter und ihre Fähigkeit, das Sonnenlicht zu regulieren, motiviert. Gebäude, die nach dieser Architekturform entworfen wurden, haben viel Sonne in sich.

Vorteile der bionischen Architektur

Der bedeutendste Vorteil dieser Art von Architektur ist ihre Nachhaltigkeit aufgrund der Abhängigkeit von nachwachsenden Materialien.
Dies wiederum ermöglicht erhebliche monetäre Einsparungen durch eine Steigerung der Energieeffizienz.

Bionische Architektur

Nachteile der bionischen Architektur

Diese Arten von Architekturen werden stark dafür kritisiert, dass sie aufgrund ihrer Tendenz, übermäßig technisch zu sein, schwer zu warten sind.

Zukunft der bionischen Architektur:

Dies kann für den Bau von Ocean Scraper 2050 verwendet werden, das Gebäude auf Ozeanen schwimmen lässt, indem es den Auftrieb von Eisbergen und Formen verschiedener Organismen nutzt.
Das Supercenter Beehive-Konzept untersucht die Möglichkeit, ein Gebiet zu schaffen, das weniger Zeit für die Reise zwischen den Orten benötigt und somit den CO2-Fußabdruck verringert.
Und viele weitere solcher High-End-Projekte können in Kürze gesucht werden.

Bionic: Eine Kunst der künstlichen Organsynthese und -implantation 2

Künstliches Organ

Dies ist eine Fortsetzung des ersten Artikels, in dem wir die verschiedenen künstlichen Organe besprochen haben, die sich in der Forschungs- und Versuchsphase befinden. Einige davon müssen betrachtet werden, also lassen Sie uns eintauchen.

Das Herz

In Fällen, in denen das Herz, seine Klappen und ein anderer Teil des Kreislaufsystems nicht intakt sind, werden kardiovaskuläre künstliche Organe verwendet. Diese werden normalerweise verwendet, um die Zeit bis zur Herztransplantation zu überbrücken und in einigen Fällen das Herz dauerhaft zu ersetzen, falls eine Herztransplantation als unwahrscheinlich oder sogar unmöglich erachtet wird.
Künstliche Herzschrittmacher sind eine andere Form von kardiovaskulären Geräten, die implantiert werden können, um das natürliche Leben intermittierend oder kontinuierlich zu verbessern, indem sie den natürlichen Herzschrittmacher nach Bedarf vollständig erhöhen oder umgehen.
Ventrikuläre sind die Geräte, die als mechanische Kreislaufgeräte unterstützen, die manchmal die Funktion eines vollständig versagenden Herzens vollständig oder teilweise ersetzen, ohne dass das Herz selbst entfernt wird.
Es gibt im Labor gezüchtete Herzen und 3D-gedruckte Herzen, die ebenfalls erforscht werden. Und heutzutage sind Wissenschaftler in ihrer Fähigkeit, Herzen zu züchten, eingeschränkt, da es schwierig ist, Blutgefäße dazu zu bringen, kohäsiv mit den im Labor hergestellten Geweben zusammenzuarbeiten.

versagendes Herz

Das Ohr

In Fällen, in denen festgestellt wird, dass die Person stark taub ist oder schwere Hörprobleme auf beiden Ohren hat, kann ein Cochlea-Implantat chirurgisch in die Ohren implantiert werden. Dabei umgehen die Implantate das periphere Gehör oder den größten Teil davon, während sie über ein Mikrofon und einen Teil der Elektronik, die sich im Allgemeinen hinter den Ohren auf der Außenseite der Haut befinden, ein Klanggefühl vermitteln.
Diese externen Komponenten übertragen Signale an die Cochlea, die den Cochlea-Nerv stimulieren.
Während bei einem Außenohrtrauma eine kraniofaziale Prothese erforderlich sein kann, baute Thomas Cervantes mit seinen Kollegen vom Krankenhaus in Massachusetts ein künstliches Ohr aus Schafsknorpeln und führte viele Berechnungen durch und schaffte es, ein Ohr zu modellieren, das wie ein typisch menschliches geformt ist. Obwohl sie es mit Hilfe eines plastischen Chirurgen viele Male wiederholen mussten, damit es dem natürlichen menschlichen Ohr besser nachempfunden wurde. Die Forscher haben jetzt gesagt, dass die Technologie für klinische Studien entwickelt wird. Sie haben die wichtigsten Merkmale des Gerüsts neu gestaltet und hochskaliert, sodass es der Größe eines ausgewachsenen menschlichen Ohrs entspricht, um das ästhetische Erscheinungsbild nach der Implantation zu erhalten. Es wird gesagt, dass dies ein bedeutender Fortschritt sein könnte, da jedes Jahr Tausende von Kindern mit einer angeborenen Missbildung geboren werden, die wissenschaftlich als Mikrotie bekannt ist und bei der sich das äußere Ohr nicht vollständig entwickelt.

Die Lungen

Ann Arbor Firma MC3 arbeitet derzeit an einem Gerät, das in den kommenden Jahren ein großer Erfolg werden könnte. ECMO, die extrakorporale Membranoxygenierung, kann genutzt werden, um das Lungengewebe und das Herz erheblich zu entlasten. Ähnlich wie die extrakorporale CO2-Entfernung hat die ECCO2R eine ähnliche Form und kommt dem Patienten hauptsächlich durch die Kohlendioxidentfernung und nicht durch die Sauerstoffversorgung zugute, mit dem einzigen Ziel, die Lunge heilen und vollständig entspannen zu lassen.

Künstliche Haut – Ein Kollagengerüst, das sich regeneriert

Künstliche Haut

Dies ist ein Kollagengerüst, das beim Menschen die Regeneration der Haut startet. Dieser Begriff wurde Ende der 1970er und Anfang der 1980er Jahre verwendet, um neue Behandlungen für ausgedehnte Verbrennungen bereitzustellen. Später fand man aber heraus, dass die Behandlung von sehr tiefen Hautwunden bei Menschen und erwachsenen Tieren eine Regeneration auf der Dermisebene bewirkt. Dieses wurde unter dem Namen Integra entwickelt und vermarktet und wird massiv bei Verbrennungspatienten während ihrer plastischen Hautoperationen und bei der Behandlung akuter Hautwunden eingesetzt. Künstliche Haut kann auch als flexibles Halbleitermaterial bezeichnet werden, das in der Lage ist, die Berührung von Menschen mit Prothesen wahrzunehmen.

Hautverluste

Traditionell wurden die erheblichen Hautverluste mit den Hauttransplantaten der Patienten oder Autotransplantaten oder einer nicht verwandten Leiche behandelt. Dieser Ansatz hatte jedoch den Nachteil, dass möglicherweise nicht genügend Haut vorhanden ist, was die Möglichkeit einer Abstoßung und auch einer Infektion ermöglicht. Aber bei Menschen, die drastisch verletzt wurden, ist es sogar schwierig, sie nur mit Autotransplantaten zu behandeln.

Zwar machen Narben manchmal interessant, jedoch wünschen sich die meisten Menschen eine Haut ohne Narben. Das hat mit dem generellen Aussehen und dem Wunsch nach Schönheit und Akzeptanz bei der Partnerwahl zu tun. Schöne Haut ist hier ein wesentlicher Faktor, die unterbewusst viel über die gesundheit und damit “Tauglichkeit” eines Partners aussagen kann, unabhängig ob es dabei um Sexdate kostenlos geht oder eine Partnerwahl zur Zeugung von Nachkommen (Käufer-Kompass).

Regeneration der Haut: ihre klinische Anwendung:

Dr. John Burke und Dr. Ioannis Yannas erfanden am Massachusetts Institute of Technology ein Verfahren zur Induktion der Hautregeneration. Ihr primäres Ziel war es, eine aufwändige Wundabdeckung zu finden, um die schwer verletzten Häute vor Infektionen durch beschleunigte Wundverschlüsse zu schützen, die während der Verletzungen gefunden wurden. Während mehrere Transplantate hergestellt und in einem Meerschweinchen-Tiermodell getestet wurden, bewiesen die späten 1970er Jahre, dass das ursprüngliche Ziel nicht erreicht wurde. Aber nach sorgfältiger Untersuchung histologischer Proben stellte sich heraus, dass der verzögerte Wundverschluss eine neue Dermis induziert und keine Narbe bildet, was das erwartete Ergebnis des natürlichen Wundheilungsprozesses ist. Später führte dies zur Herstellung von Transplantaten, die in klinischen Studien evaluiert wurden. Später in den 1981er Jahren lieferten Yannas und Burke erneut den Beweis, dass die künstliche Haut bei Patienten mit 50 bis 90 Prozent der Verbrennungen funktionierte und die Heilungschancen und die Lebensqualität verbesserte.
Heute ist der Mechanismus der Regeneration durch aktives Kollagen weitgehend geklärt. Es wurde spekuliert, dass eine ausreichende Anzahl von Zellen, die Myofibroblasten auf der Gerüstoberfläche sind, erforderlich ist, um die Hautregeneration selbst in Gegenwart dieses Gerüsts zu fördern.

künstliche Haut

Laufende Forschung:

Es wird kontinuierlich an künstlicher Haut geforscht. Neue Technologien wie autologe Sprühhaut wurden in der Hoffnung getestet, den Heilungsprozess zu beschleunigen und die Narbenbildung zu minimieren. Auch das Institut für Grenzflächen- und Biotechnologie unternimmt Schritte hin zu einem vollautomatisierten Verfahren zur Herstellung künstlicher Haut. Es ist eine zweischichtige Haut ohne Blutgefäße, mit der untersucht werden kann, wie genau die Haut mit Konsumgütern wie Medikamenten und anderen Kosmetikprodukten interagiert. Eine weitere künstliche Haut auf der Suche besteht aus flexiblen Halbleitermaterialien, die die Berührung von Menschen mit Prothesen wahrnehmen können.

Ein bionischer Ansatz: Künstliches automatisiertes Insulinabgabesystem

Automatisiertes Insulin

Dies sind die automatisierten künstlichen Verabreichungssysteme, die automatisiert oder manchmal halbautomatisch sind und entwickelt wurden, um Menschen mit Typ-1-Diabetes in erster Linie durch Anpassung der Insulinabgabe zu helfen, um ihnen zu helfen, ihren Blutzuckerspiegel zu regulieren. Ab Oktober 2020 können die verfügbaren Systeme ein einzelnes Hormon abgeben, nämlich Insulin. Während andere Systeme, die sich derzeit in der Entwicklung befinden, darauf abzielen, mehr Hormone bereitzustellen, wie die endokrine Funktion einer gesunden Bauchspeicheldrüse.

Glukagon und Insulin
Die Inselzellen stellen diese endokrinen Funktionen bereit, die die Hormone Glukagon und Insulin produzieren. Die Technologie für diese künstliche Bauchspeicheldrüse übersetzt diese Hormonsekretion in den Blutkreislauf für die sich ändernden Blutglykogenspiegel des Körpers. Es ist wichtig, einen ausgeglichenen Zuckerspiegel für das reibungslose Funktionieren der Nieren, des Gehirns und der Leber aufrechtzuerhalten. Und das ist entscheidend für Patienten mit Typ-1-Diabetes.
Das allererste automatisierte Insulinabgabesystem hieß Biostator. Es gibt verschiedene Klassen, in denen die Systeme helfen. Die ersten veröffentlichten Systeme – Suspend-Systeme – können die Insulinabgabe nur stoppen, im Gegensatz zu den Schleifensystemen, die die Insulinabgabe sowohl nach oben als auch nach unten modulieren können.

Die Schwelle setzt das System aus:

Die Schwellenunterbrechungssysteme sind eine Form der einfachsten Automatisierung der Insulinabgabe, die den kontinuierlichen Insulinfluss aus einer Pumpe anhält. Ein CGM-Bericht informiert dann über den Glukosespiegel unter einem bereits festgelegten Schwellenwert. Die anhaltende Basalabgabe unterbricht die reguläre vorprogrammierte Abgaberate. I Es entfernt das bereits infundierte Insulin. Dies führt dazu, dass die Gesamteffizienz der Schwellensuspensionssysteme aufgrund ihrer relativ langsamen Kinetik des abgegebenen Insulins begrenzt ist.

Der prädiktive niedrige Glukosewert wird ausgesetzt:

Diese prädiktive Suspension mit niedrigem Glukosegehalt ist ein Fortschritt gegenüber den Schwellensystemen. Die PLGS-Systeme verwenden ein Modell, um zukünftige Blutzuckerwerte basierend auf den vergangenen Messwerten des CGM vorherzusagen. All dies ermöglicht es dem System, die Insulinabgabe bis zu einer Stunde oder so Minuten vor einem hypoglykämischen Ereignis zu unterbrechen. Dadurch kann die zusätzliche Zeit für die langsame Kinetik des Insulins widergespiegelt werden, dass die Insulinabgabe unterbrochen wurde.

Glukosemonitor

Der Hybrid-Closed-Loop

Die HCL us-Systeme erweitern die Fähigkeiten der prädiktiven Low-Glucose-Suspend-Systeme, indem sie die Basalinsulinraten als Reaktion auf die Werte des Glukosemonitors sowohl nach oben als auch nach unten anpassen. Zusätzlich zu diesem System hat das fortschrittliche Hybrid-Closed-Loop-System die Fähigkeit, das Insulin abzugeben, das für erhöhte Zuckerspiegel korrigiert werden soll.
Die deutlichsten und wichtigsten Komponenten sind ein kontinuierlicher Glukosemonitor zur Überwachung des Blutzuckerspiegels, eine Pumpe für den Insulinfluss und ein Algorithmus, der die Informationen aus dem CGM verwendet, um speziell erforderliche Befehle an die Pumpe zu senden.
Die Food and Drug Administration hat die schnelle Zulassung dieser Komponenten in den Vereinigten Staaten ermöglicht.

Ein Leitfaden für eine vollständige prothetische Kontrolle

prothetische Kontrolle

Sobald die Extremität ihre Verwendung verliert, können sich vielleicht die einfachsten alltäglichen Aufgaben in eine Herausforderung verwandeln. High-Tech-Geräte helfen dabei, die Eigenständigkeit wiederherzustellen. Neue Technologien ermöglichen es sogar noch mehr, den Geist mit einem zweifellos künstlichen Glied zu verbinden. Diese künstlichen Gliedmaßen werden als prothetische bionische Geräte bezeichnet.

Prothetische Kontrolle

Herkömmliche prothetische Vorrichtungen verwenden dabei zweifellos eine körperbetriebene Steuerung einer Handeinheit. Diese sind einfach zu bedienen. Die prothetische Hand oder der Haken öffnet sich durch ein Schulterzucken und die Prothese schließt sich mit dem gesamten Start Ihres Halses. Durch das Erleben der Kabelspannung über Ihren Schultern erkennen Sie ohne zu prüfen, ob die Prothese geschlossen oder offen ist.
Neuere, motorisierte Finger sind nicht so einfach zu beherrschen, wie man sie benutzt. Um das Produkt zu schließen, kontrahieren Sie die in Ihrer Versorgung verbleibenden Muskeln. Ein Sensor, der zweifellos elektrisch über diesem Muskelgewebe ist, erkennt die Kontraktion und informiert die Hand, dass sie sich schließen soll. Wenn man bedenkt, dass die Muskeln, die die Hand anfangs bewältigen kann, weg sind, müssen die verbleibenden Muskeln sicherlich neu trainiert werden. Zu entdecken, wie man das Schreiben öffnen und schließen kann, ist zweifellos prothetisch, weil dies Zeit braucht. Außerdem müssen Sie diese Geräte immer noch beobachten, um zu verstehen, was sie tun.

Es zu einer wechselseitigen Kommunikation machen

Prothetische Kontrolle

Eine Person mit einem bionischen Glied braucht mehr als nur die Kontrolle über das Produkt, um das Gefühl der Ganzheit wiederherzustellen. Außerdem müssen sie „spüren“, was es tut. Neue bionische Geräte übermitteln Empfindungen durch die Einheit, die zur geistigen Leistungsfähigkeit zurückkehren. Dies ermöglicht es jemandem, ein bionisches Gerät zu haben, um zu fühlen, dass diese im Allgemeinen ihr Glied benutzen.
Eine gute Möglichkeit, jemandem dabei zu helfen, seine Handprothese zu fühlen, besteht darin, die verbleibenden sensorischen Nerven von der amputierten Hand in Richtung der Epidermis zu führen, die mit dem oberen Arm verbunden ist. Dann können Sie kleine Roboter verwenden, um die Haut auf die obere Versorgung zu drücken, wenn die Hand etwas berührt.

Roboter, die tragbar sind

Forschungsteams werden auch versuchen, Personen zu helfen, die die Verwendung ihrer jeweiligen Beine verloren haben. Manchen Menschen mit Beinlähmung ist es inzwischen gelungen, ihre Gehfähigkeit wiederherzustellen, indem sie eine Robotereinheit, das so genannte Exoskelett, anlegen.
Freunde unter der Leitung von Dr. Thomas Bulea, einem Ingenieur, der sicherlich Biomediziner am NIH Clinical Center ist, entwickelten ein tragbares Exoskelett für Kinder mit Zerebralparese. Zerebralparese ist eine psychische Störung, die es schwierig macht, gerade, genau und stabil zu bleiben und zu gehen, aber das motorisierte Roboter-Exoskelett verändert die Art und Weise, wie die Kinder gehen, indem es ihnen hilft, ihre Beine während des Gehzyklus an den Spitzen zu strecken. Da das Exoskelett das Gehen viel leichter handhabbar macht, müssen Kinder in der Lage sein, selbst auf kleinsten Entfernungen zu navigieren, um es nutzen zu können.
Das Team ist eine Software, die heute komponiert, dass das Robotergerät getragen wird, während es durch Unebenheiten im Gelände und unter anderen realen Bedingungen navigiert.

Um die richtige Einheit zu finden

Derzeit befinden sich verschiedene Arten von Prothesenvorrichtungen in der Entwicklung. Wenn Sie eine Forschungsarbeit finden möchten, die klinisch hilfreich ist, können Sie auf clinicaltrials.gov suchen, einer Datenbank mit NIH-unterstützten und anderen Studien auf der ganzen Welt.

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