Uni Ulm Intern Mai 1995



Stochastiker Wolff wird Rektor der Universität Ulm

Prof. Dr. Hans Wolff, Leiter der Abteilung Stochastik, ist zum neuen Präsidenten der Universität Ulm gewählt worden. Mit 13 zu 12 Stimmen (bei einer Enthaltung) konnte sich der Mathematiker am 17. Mai 1995 gegen seinen Mitbewerber, den Chemiker Prof. Dr. Wolfgang Witschel, Leiter der Abteilung Theoretische Chemie, durchsetzen.
Der neue Präsident, der sich traditionell Rektor nennt und seine Amtszeit wie seine Vorgänger auf vier Jahre beschränkt, tritt das Amt am 1. Oktober 1995 an. Hans Wolff, am 20. Dezember 1938 geboren, studierte an der Technischen Universität Braunschweig von 1958 bis 1964 Mathematik und Physik, ursprünglich mit dem Ziel, Lehrer zu werden.
Ein einjähriger Gastaufenthalt 1969/70 als »research mathematician« in der weltweit anerkannten Forschergruppe Psychometrie am Educational Testing Service von Princeton (USA) weckte jedoch seine Liebe zur Forschung, und so schlug er nach seiner Rückkehr als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Angewandte Mathematik der Fraunhofer-Gesellschaft die akademische Laufbahn ein. Dabei interessierte er sich hauptsächlich für das Gebiet der Stochastik.
1979 habilitierte er sich im Fach Mathematik über »Parameterbedingungen bei linearen Lernregeln und stochastischen Approximationsverfahren« und wurde 1983 zum apl. Professor an der TU Braunschweig ernannt. Einen Ruf nach Saudi-Arabien als Professor auf Zeit an die »University of Petroleum & Minerals« von Dharan im selben Jahr lehnte er ab; der Universität Ulm aber, die ihn 1987 auf den Lehrstuhl für Stochastik berief, gab Wolff das Jawort.
Der Autor bzw. Koautor mehrerer Lehrbücher über Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik und Verfasser zahlreicher wissenschaftlicher Publikationen hat auch außerhalb der Hochschule von sich reden gemacht: als Auftragnehmer mehrerer langjähriger Forschungsarbeiten im Bereich der Signal- und Datenverarbeitung für das Bundesverteidigungsministerium, als Berater von Industrieunternehmen wie dem Volkswagenwerk, als Prozeßgutachter für die Zulassungsstelle bei der biologischen Bundesanstalt und als Statistik-Dozent bei Fortbildungskursen an den Forschungsanstalten des Bundeslandwirtschaftsministeriums.
Wolff ist Mitglied zahlreicher wissenschaftlicher Verbände, darunter der Deutschen Mathematiker-Vereinigung, der American Statistical Association und der Internationalen Biometrischen Gesellschaft. Seine besondere Stärke im Hinblick auf die Ausübung des Rektoramtes sieht Wolff im Umgang mit Menschen. Auch seine zweijährige Tätigkeit als Dekan der Fakultät für Mathematik und Wirtschaftswissenschaften sowie seine fünfjährige Mitgliedschaft im Verwaltungsrat der Universität Ulm dürften ihm bei seinen neuen Aufgaben zugute kommen.
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Zerstörungsfrei und berührungslos

Lasermeßtechnik in vielen Variationen

Aus dem von Prof. Dr. Rudolf Steiner geleiteten Institut für Lasertechnologien in der Medizin an der Universität Ulm (ILM) ist das »Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Meßtechnik« geworden: in Gestalt des Arbeitsbereiches »Lasermeßtechnik« (LMT, Leiter Prof. Dr.-Ing. Gert Goch) haben die ILMer vor zweieinhalb Jahren begonnen, ein zweites Standbein für ihre Forschungen aufzubauen.
Zwar spielt die Lasermeßtechnik auch in der Medizin eine wachsende Rolle, ihre Domäne ist jedoch der industrielle Einsatz. Überall dort, wo zerstörungsfrei und beführungslos, dabei hochpräzise gemessen werden muß, namentlich in der Fertigungstechnik und Qualitätskontrolle, geht der Trend zum gebündelten Licht. Lasergestützte und optische Meßverfahren eignen sich zur Abstandsmessung, zur geometrischen Lage- und Formerfassung, zur Materialprüfung und dreidimensionalen Charakterisierung von Oberflächen sowie zur Messung feinster Strukturen bis hinunter zu annähernd atomaren Dimensionen.
Dabei sind die Möglichkeiten ihres industriellen Einsatzes noch lange nicht ausgereizt: »Die Verbesserung bereits im Labor existierender meßtechnischer Verfahren, neue Ansätze zur Meßwertverarbeitung und die Einbindung in die industrielle Fertigung und Prozeßkontrollen prophezeit LMT-Mitarbeiter Dr. Bernhard Schmitz, »lassen hohe Wachstumsraten für diesen Bereich erwarten.«
Photothermische Meßverfahren, Streifenprojektion, Shearographie, taktile Rauheitsmessung, akustische Nah-Feld-Mikroskopie und Raster-Kraft-Mikroskopie sind einige der Projekte, mit denen sich die Arbeitsgruppe Lasermeßtechnik am ILM derzeit beschäftigt, in enger Kooperation mit der Abteilung Meß-, Regel- und Mikrotechnik (Leiter Prof. Dr. Eberhard P. Hofer) der Universität Ulm. Dabei geht es ihnen um die physikalischen Grundlagen bereits entwickelter und neuer Techniken und um die Optimierung der Meßverfahren im Hinblick auf deren medizinischen und industriellen praktischen Einsatz, im Idealfall gekoppelt an elektronische Datenverarbeitungssysteme wie beispielsweise im Rahmen des Computer Integrated Manufacturing (CIM).
Mirage-Effekt unter der thermischen Glocke
Photothermische Messungen empfehlen sich überall dort, wo Änderungen der Materialeigenschaften mit Änderungen der thermischen Eigenschaften einhergehen. Die thermischen Eigenschaften einer Materialprobe lassen sich physikalisch durch Messungen der thermischen Diffusivität bestimmen: die zu untersuchenden, optisch undurchsichtigen Proben werden durch Bestrahlung mit einem modulierten Laser erwärmt. In der Probe werden dadurch thermische Wellen erzeugt, deren Fortpflanzung im Material durch thermische Diffusion bestimmt ist. Einflüsse darauf haben unter anderem Schichtübergänge, thermische Kontaktwiderstände, thermische Inhomogenitäten (Defekte) oder verborgene Strukturen. Zur Bestimmung der Temperaturantwort an der Oberfläche stehen zwei Verfahren zur Verfügung: entweder mißt man, bei der radiometrischen Methode, die von der Oberfläche emittierte Infrarotstrahlung, oder man macht sich den sogenannten Mirage-Effekt zunutze, die Brechzahländerung in der glockenförmig erhitzten Gasschicht, die sich über der Anregungsstelle ausbildet und die als »thermische Glocke« bezeichnet wird. In diesem Falle wird die Ablenkung eines parallel zur Oberfläche verlaufenden und das Bauteil streifenden Detektionslasers bestimmt, die aus der Brechzahländerung in der thermischen Glocke resultiert. Aus der Beziehung zwischen Anregung und Temperaturantwort läßt sich auf das thermische Verhalten, auf innere und äußere Strukturen, damit gekoppelt auf mechanische Eigenschaften zurückschließen.
Das ILM setzt auf dem Gebiet der photothermischen Meßtechnik zwei Schwerpunkte: im Rahmen eines Verbundprojekts - finanziell unterstützt vom Wirtschaftsministerium des Landes Baden-Württemberg, getragen von 13 Firmen und, als weiterem Institut, dem FEM, Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie in SchwäbischGmünd - soll die industrielle Einsetzbarkeit photothermischer Verfahren gezeigt werden. Problemstellungen sind die Charakterisierung von Oberflächen und randnahen Bereichen, die Schichtdicken- und Haftungsmessung sowie die Bestimmung von Härtetiefe und Härteprofil aus photothermischen Signalkontrasten. In einer Grundlagenstudie (gemeinsam mit der Abteilung Meß-, Regel- und Mikrotechnik und unterstützt vom Ministerium für Wissenschaft und Forschung) wird außerdem untersucht, ob sich anhand von photothermischen Daten thermische Veränderungen diagnostizieren lassen, die durch mechanische Bearbeitung erzeugt wurden. Diese Studie konzentriert sich auf keramische Bauteile.
Zebralinien auf dem Meßobjekt
Bei der Streifenprojektion werden ein oder mehrere gleichförmige Streifenmuster optisch auf das Meßobjekt projiziert und von einer Kamera unter einem vorgegebenen Winkel aufgenommen. Jede Unregelmäßigkeit der Probenoberfläche tritt dabei als Verzerrung im Streifenmuster zutage. Ein der Kamera nachgeschalteter Auswertrechner ermittelt aus diesen Verformungen, den Streifenphasen, die exakte Oberflächentopographie - z.B. Welligkeit, Form- und Maßabweichungen. Ein besonderer Reiz der Streifenprojektion liegt darin, daß sie auch Verformungen von Objekten unter Belastung und in Bewegung aufzeichnen kann. Industrielle Anwender wissen außerdem zu schätzen daß sich per Streifenprojektion sehr schnell sehr viele Daten gewinnen und auswerten lassen.
Zwei mögliche Anwendungsgebiete mit medizinischem Hintergrund stehen derzeit zur Diskussion: zum einen die zeitliche Verfolgung von Wundheilungen zur objektiven Bewertung verschiedener Therapieansätze, zum anderen die Erfassung von Veränderungen am Fuß während einer Bewegung. Damit soll dem orthopädischen Therapeuten ein Hilfsmittel an die Hand gegeben werden. Weiterhin ist daran gedacht, den Datensatz so aufzuarbeiten, daß eine unmittelbare Kopplung an die Fertigung, z.B. von Einlegesohlen, möglich wird.
Versetzte Bilder
Das Verfahren der Shearographie ist Gegenstand einer EU-Machbarkeitsstudie, die die Arbeitsgruppe Lasermeßtechnik (LMT) gemeinsam mit der Firma Ettenmeyer Qualitätssicherung, Neu-Ulm, durchführt.
Die Shearographie zählt zu den interferometrischen Verfahren, beruht also auf den Effekten bei der Überlagerung zweier oder mehrerer Lichtwellen, der Interferenz. Ein Laserstrahl beleuchtet das zu untersuchende Bauteil und das diffus reflektierte Licht wird auf einen CCD-Chip abgebildet - dies allerdings in Form zweier verscherten also seitlich gegeneinander versetzter Teilbilder. Gleichzeitig werden durch diese Operation zwei Objektpunkte auf der zu untersuchenden Fläche, die realiter seitlich nebeneinander liegen, in einem Bildpunkt überlagert.
Mit einer Laser-Doppelbelichtung nimmt man darauflhin zwei Bilder des Objekts bei unterschiedlichen Belastungs- und Verformungszuständen auf. Dank der exakt definierten Wellenstruktur des Laserlichts entsteht bei dieser Überlagerung aufgrund der Interferenz ein aussagekräftiges Streifenmuster, dem der Wissenschaftler wichtige Informationen über Verformung und Dehnung entnehmen kann.
Wie Plattenspieler und Kleinbildkamera
Wo Oberflächen berührend gemessen werden dürfen - beispielsweise zur Qualitätskontrolle von Karosserieblechen, Kolbenringen oder Pleuellagern -, tut's auch das taktile Rauheitsmeßgerät.
Das funktioniert im Prinzip wie ein Plattenspieler: eine Diamantspitze an einem beweglich gelagerten Arm wird über die Probe gezogen, das Auf und Ab der Nadel beim Überstreichen von Unregelmäßigkeiten der Oberfläche in elektrische Signale umgewandelt.
Für gehobenere Ansprüche steht im ILM die akustische Nahfeld-Mikroskopie (Scanning Nearfield Acoustic Microscopy, SNAM) zur Verfügung, die berührungslose Messungen bis im Nanometerbereich ermöglicht. Der Sensor des NFAM besteht aus einem Stimmgabelquarz, der über die Probenoberfläche geführt wird - und zwar in so geringem Abstand, daß im Spalt zwischen der Probenoberfäche und dem Sensor hydrodynamische Wechselwirkungen auftreten. Sie dämpfen die Resonanzfrequenz des Stimmgabel-Sensors, und zwar mehr oder minder stark, in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Sensor und Probe.
Aus Amplitudenabnahme, Phasen- und Frequenzverschiebung lassen sich die Höhenunterschiede der Materialoberfläche bestimmen. Besonders bei sehr harten Oberflächen, die zu raschem Verschleiß der Nadel führen würden, bei sehr weichen Materialien, wenn die Diamantnadel des taktilen Meßinstrumentes einsinkt, oder für Rauheitsmessungen an empfindlichen Oberflächen, nicht zuletzt in der Medizin, bietet sich diese Messung als ergänzendes Verfahren an.
Beim Stichwort »Autofokus« denkt man spontan ans Fotografieren. Damit denkt man nicht falsch. Man denke sich beispielsweise einen Fotografen, der seine Kamera auf eine Mauer richtet. Er fokussiert das Linsensystem auf einen bestimmten Punkt, bis dieser im Sucher scharf erscheint. Bewegt sich unser Fotograf nun mit seiner Kamera auf einer schnurgeraden Linie an der Mauer entlang, so wird er sämtliche Punkte der Mauer scharf erkennen, die sich exakt im gleichen Abstand zu ihm befinden, in allen anderen - das heißt, überall dort, wo die Mauerfläche nicht völlig ebenmäßig verläuft - ist die Linse defokussiert, das Objekt unscharf.
Nach demselben Prinzip tastet bei einem Autofokus-Meßsystem ein fokussierter Laser-Lichtpunkt von etwa einem Mikrometer Durchmesser die Probenoberfläche ab. Das zurückgestreute Licht wird auf ein Photodiodenmodul abgebildet und von einem Rechner ausgewertet. Ein Regelkreis - ein spezifisches Ulmer Novum für dieses Meßprinzip, bei dem gewöhnlich zusätzliche Wegsensoren zur Abstandsbestimmung eingesetzt werden sorgt dafür, daß der Laserstrahl durch Nachführen der Fokussierlinse immer exakt scharfgestellt wird. Dabei registriert der Rechner die Abweichungen von der ursprünglichen Fokuslinie und bestimmt so die Entfernung jedes abgetasteten Punktes. Das ganze geht schnell und liefert, in einem Meßbereich von 2 Millimetern, bis auf 100 Nanometer genaue Werte, auch bei spiegelnden oder streuenden Oberflächen, die mit anderen Verfahren nur schwer zu messen sind. Weil sämtliche Daten außerdem bereits digitalisiert vorliegen, können sie ohne Umwege elektronisch weiterverarbeitet werden.
Endoskop und Emissionen
Die Vielseitigkeit des Lasers als meßtechnisches Hilfsmittel ist mit diesen Anwendungen noch lange nicht erschöpft. In ein konventionelles Endoskop integriert, dient die Lichtübertragung via Fasern in der Tumordiagnostik zur Anregung und Detektion von Photosensibilisatoren im Gewebe. Im Gegensatz zu gesunden Zellen reichern Tumorzellen diese Farbstoffe an; die sogenannte Laser-Scanning-Endoskopie kann also entartete Zellen aufspüren.
Mit der Laser-Doppler-Spektroskopie läßt sich anhand der Frequenzverschiebung von reflektiertem Laserlicht (Doppler-Effekt) die Geschwindigkeit von Festkörpern, Flüssigkeitströpfchen und Strömungen, nicht zuletzt auch von Blutströmungen, bestimmen. Die Rastersonden-Mikroskopie erschließt den Wissenschaftlern atomare Dimensionen. Das Laser-Kraft-Mikroskop des ILM wird für Entwicklungen in der Feinst- und Ultrapräzisionsbearbeitung eingesetzt.
Schließlich und endlich kümmert sich die Arbeitsgruppe LMT auch um Fragen der Lasersicherheit bei Installation und Betrieb von Lasersystemen. Sie konzipiert Sicherheitsvorschriften und Empfehlungen und berät Anwender bei deren Umsetzung. Besonders am Herzen liegt den Ulmern der Sicherheitsaspekt beim medizinischen Lasereinsatz. Im Rahmen des EUREKA-Programms »EU STILMED 642«, das vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) gefördert wird, haben sie sich der Analyse gesundheitsgefährdender Emissionen beim medizinischen Lasereinsatz angenommen.
Mit dem Berufsbildungszentrum der Handwerkskammer (BBZ) und der Gesellschaft für Medizintechnik im Handwerk (GMH) hat das ILM kürzlich vereinbart, die Aktivitäten zum Aufbau eines Laser-Beratungszentrums Schwaben zu bündeln, wobei sich die schweißtechnische Lehranstalt des BBZ um den Einsatz des Lasers in der Materialbearbeitung und um die Beratung zur Prozeßführung kümmert, während das ILM unter anderem die Bereiche »Grundlagen des Lasers«, »Anwendungen in der Medizin und Meßtechnika »Meßdatenerfassung«, »Einbindung in die Welt des Computer Integrated Manufacturing (CIM)«, »Lasersicherheit« und Wirtschaftlichkeit von Laseranwendungen« abdeckt. Vom Sommer 1995 an wollen BBZ und ILM gemeinsam Kurse zu Laseranwendungen und Lasersicherheit anbieten.
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Medizin auf der Festplatte

Ulmer Exponate auf der Interhospital 95

An der Messe »Interhospital«, die vom 25. bis 28. April 1995 in Hannover stattfand, beteiligten sich die Universitäten Heidelberg und Ulm mit einem Gemeinschaftsstand. Zwei Ulmer Exponate stammten aus dem Zentralinstitut für Biomedizinische Technik (Leiter Prof. Dr. Dr. Jochen Edrich), ein weiteres aus der Sektion Nephrologie (Leiter Prof. Dr. Frieder Keller).
Orthodentische Federn
Zur Korrektur von Zahnfehlstellungen werden unterschiedlichste Orthodentische Apparate eingesetzt. Ihnen gemeinsam ist das Prinzip der Applizierung mechanischer Kräfte und Momente auf den Zahn, der unter ihrem Einfluß eine Wanderbewegung durch den Kieferknochen vollzieht, bis er kieferorthopädisch richtig steht. Dafür benötigt man Behandlungselemente mit weitgehend konstantem Verhältnis zwischen Drehmoment und Kraft. Sind diese zu stark, kann das Gewebe nekrotisch, das heißt mit unkontrolliertem Abbau reagieren.
Zum kieferorthopädischen Einsatz besonders geeignet sind Federkonstruktionen aus pseudoelastischem Nickel-Titan-Drähten im Verbund mit Stahl-Segmenten. Um Kraft- und Momentabgabe dieser Federn bedarfsgerecht optimieren zu können, haben die Ulmer Wissenschaftler mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) ein Computer-Simulationsmodell entwickelt, das neben dem nichtlinearen Verhalten der Kraftabgabe auch die superelastischen Materialeigenschaften der Speziallegierungen berücksichtigt.
Mit diesem Modell lassen sich die mechanischen Eigenschaften neuer Federkonstruktionen schon beim Entwurf berechnen und die thermische Vorbehandlung der Drähte im Computer simulieren. Die Ergebnisse der vorgestellten Forschungsarbeit sollen später in fachübergreifende Forschungsvorhaben einfließen, etwa bei der Entwicklung von Behandlungs- oder Meßgeräten für die medizinische Diagnostik und Therapie oder der Bestimmung von Bewegungsabläufen in der Medizin. Weiterreichende Projekte könnten eine Vielzahl universitärer und außeruniversitärer Interessenten (Orthopädische Kliniken, Zahnkliniken, Hersteller medizinischer Geräte, aber auch industrieller Meßgeräte u.a.m.) einbeziehen.
Pathologische Stromquellen
Mittels hochempfindlicher Sensoren können die extrem schwachen Magnetfelder gemessen werden, die durch Ionenströme bei der zellularen Aktivität entstehen. Solche Messungen sind medizinisch insofern von Interesse, als sie es ermöglichen, pathologische Stromquellen im menschlichen Körper nicht-invasiv zu lokalisieren.
So kann der Neurophysiologe epileptogene Areale im Kopf, der Kardiologe arrhythmogene Areale im Herzen eingrenzen, was ihm wiederum erlaubt, den chirurgischen Eingriff auf ein Minimum zu beschränken. Voraussetzung einer exakten Lokalisation sind Modelle, die einen rechnerischen Zusammenhang zwischen dem gemessenen Magnetfeld und der Stromquelle im Körper herstellen. Bei derartigen Modellen wurde bisher ein »Standardkörper« in mehrere Zonen aufgeteilt, die man sich als jeweils einheitlich leitend vorstellte.
Das war den Wissenschaftlern der Abteilung Biosignale im Zentralinstitut für Biomedizinische Technik der Universität Ulm zu ungenau. Sie beschlossen, nicht eine Form »von der Stange«, sondern die individuelle Geometrie des einzelnen Patienten zur Grundlage ihrer Modelle zu machen. Für eine Weiterverarbeitung mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) hat Dipl.-Phys. Stefan Link ein Verfahren entwickelt, solche Modelle aus computertomographischen Daten automatisiert aufzubauen. Diese Modelle ermöglichen es, sowohl das elektrische Potential an der Körperoberfläche als auch die magnetische Flußdichte gleichsam maßgeschneidert zu simulieren. Eine gesuchte Stromquelle wird bestimmt, indem man verschiedene hypothetische Stromquellen simuliert und aus ihnen diejenige auswählt, deren Potential- oder Flußdichte-Verteilung am ehesten mit dem Ergebnis einer entsprechenden Messung am Patienten übereinstimmt.
Arzneimittel- lnformationssystem
Sofortauskunft über die Wechselwirkungen unserer Medikamente mit dem Organismus erteilt das Arzneimittel-Informationssystem, das in der Sektion Nephrologie der Universität Ulm von Sektionsleiter Prof. Dr. Frieder Keller und seinen Mitarbeitern Thomas Frankewitsch und Dietmar Zellner realisiert wird.
Im ersten Schritt sammeln die Wissenschaftler sämtliche in der Fachliteratur publizierten Forschungsergebnisse über pharmakokinetische und pharmakodynamische Parameter der auf dem Markt befindlichen Medikamente. Diese Daten werden anschließend vereinheitlicht und ausgewertet. Aus den Resultaten der erfaßten Studien leitet man medizinisch und statistisch plausible Mittelwerte über sichere, optimale und riskante Dosierungen, über Neben- und Wechselwirkungen, Indikationen und Gegenindikationen ab, die als Expertenwissen ins System eingespeichert werden. Durch fortlaufenden Eintrag aktueller Forschungsergebnisse wird das System auf dem laufenden gehalten und in seiner Zuverlässigkeit kontinuierlich weiter verbessert. Lassen sich neue Informationen mit den bisherigen Daten nicht in Einklang bringen, so teilt das System dem Anwender seine Zweifel an der Richtigkeit des Inputs mit.
Durch den Einsatz des Informationssystems, dessen Einrichtung vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) gefördert wird, sollen langfristig Therapierisiken verringert und effizientere, ökonomischere Behandlungen ermöglicht werden.
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Dynamische Prüfungen

Die Universität Ulm als Aussteller auf "Control" und "Sensor"

Fast zeitgleich fanden Anfang Mai dieses Jahres zwei technische Fachmessen statt: die Control '95 vom 9. bis 12. 5. in Sinsheim, vom 8. bis 11. 5. in Nürnberg die Sensor '95. Auf beiden Messen war die Universität Ulm als Aussteller vertreten.
Das Institut für dynamische Materialprüfung (Leiter Prof. Dr. Wolfgang Pechhold) präsentierte auf der »Control« vier Exponate zum Thema Qualitätssicherung; in Nürnberg zeigte die Abteilung Experimentelle Physik (Leiter Prof. Dr. Othmar Marti) das Universalprüfgerät DD1OOL.
Mit Schwingungen messen
Nicht zum erstenmal macht das Ulmer Breitbandspektrometer auf einer Messe von sich reden. Es dient zur Bestimmung des komplexen Schermoduls (Scherkomplianz, Scherviskosität) von Ölen, Gelen, Pasten, Elastomeren, Thermoplasten und Verbundwerkstoffen sowie des dynamischen Reibbeiwertes fester Materialien im Frequenzbereich von 10 hoch -4 bis 2 kHz bei Temperaturen von -150° bis +250°C. Dank seiner hohen Präzision empfiehlt es sich für Produktkontrolle und Optimierung neuer Materialien ebenso wie für Anwendungen in der Grundlagenforschung.
Zur Messung der komplexen Viskosität von Flüssigkeiten (Ölen, Gelen, Dispersionen) haben die Ulmer einen speziellen Viskositätsmeßplatz eingerichtet, an dem bis zu sieben Proben gleichzeitig untersucht werden können. Der Temperaturbereich der Messungen wird durch einen Thermostaten vorgegeben; prinzipiell möglich sind Meßtemperaturen von -100°C bis +350°C.
Messungen der komplexen Viskosität dienen als Grundlage für die Charakterisierung von Fluiden und sind sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Qualitätssicherung interessant.
Schermodul, Scherkomplianz und Scherviskosität von Fluiden, Elastomeren und Thermoplasten bestimmen die Ulmer Wissenschaftler mit Hilfe von Quarzresonatoren oder Biegeschwingern. Aus dem Vergleich von Resonanzfrequenz und Dämpfung des Resonators vor und nach dem Beladen mit einer Materialprobe lassen sich die jeweils gesuchten Größen ableiten. Messungen sind bei Frequenzen von 100 Hz bis 150 MHz, im Temperaturbereich von -150°C bis +350°C durchführbar. Zu den Einsatzgebieten dieser Ulmer Entwicklung gehört neben industrieller Qualitätssicherung und Prozeßkontrolle auch die medizinische Diagnostik.
Das Doppelresonatorsystem der Ulmer Physiker kann auch in eine Universalprüfmaschine eingebaut werden. Es mißt den komplexen Elastizitätsmodul von Normproben (Elastomere, Thermoplasten, Metalle u.a.) bei Frequenzen zwischen ca. 200 Hz und 5 kHz, auf Wunsch auch unter Belastung der Probe.
Mechanische Eigenschaften
Das in der Abteilung Experimentelle Physik der Universität Ulm entwickelte Universalprüfgerät DD100L, das auf der Sensor '95 zu sehen war, besticht vor allem durch seine Vielseitigkeit: mit seiner Hilfe lassen sich die mechanischen Eigenschaften der verschiedensten Materialien, darunter Metalle, Kunststoffe, Gummi, Keramiken, Verbundwerkstoffe, Holz oder auch Obst, untersuchen.
Gemessen wird die Härte der Probe in Abhängigkeit von der Temperatur (-50°C bis +170°C). Bei einer Wegauflösung von 0,1 Mikrometer können - dies ist für die Oberflächentechnologie von größter Bedeutung auch Farb- oder Lackschichten mechanisch charakterisiert werden.
Durch Computereinsatz lassen sich die Meßvorgänge weitgehend automatisieren und mit der Dokumentation von Meßparametern und Ergebnissen verbinden. Dies dient nicht der Bequemlichkeit, sondern vor allem der Objektivierung, die für die Einhaltung von Herstellungsnormen und in Fragen der Produkthaftung unerläßlich ist.
Neben der Härtemessung lassen sich mit dem Universalprüfgerät DD1OOL auch Zug-Dehnungs-Experimente, Kompressionsmessungen und andere Belastungstests wie Abstreif- und Abrollversuche durchführen. Das Anwendungsspektrum des Vielkönners spannt den Bogen von mechanischen Tests (Ausdruckverhalten von Tabletten aus ihrer Verpackung) bis zur Charakterisierung von Werkstoffen und Teilprodukten in der Medizin (Instrumente) und Zahnmedizin (Inlays).
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Wirksamkeit nichtmedikamentös

Die verblüffenden Resultate einer Studie zur Homöopathie

Die klassisch- homöopathische Behandlung wirkt, die klassisch- homöopathischen Medikamente sind unwirksam - zu diesem scheinbar paradoxen Schluß kommt eine Studie, die Prof. Dr. Wilhelm Gaus, Leiter der Zentralen Einrichtung Biometrie und Medizinische Dokumentation der Universität Ulm, geplant und ausgewertet hat. Die Studie war, gefördert durch die Robert-Bosch-Stiftung, in einer renommierten homöopathischen Praxisgemeinschaft in München durchgeführt worden und sollte klären, ob die klassische homöopathische Therapie bei chronischen Kopfschmerzen hilfreich ist.
Zu den Wesensmerkmalen der klassischen Homöopathie gehört die umfassende Anamnese, die nicht nur die aktuellen Krankheitssymptome und den bisherigen Krankheitsverlauf, sondern auch Persönlichkeitsstruktur, Konstitution, Lebensstil und andere Charakteristika des Patienten berücksichtigt. Erst die »Gesamtheit der Symptome« bildet die Grundlage für die Wahl des am besten geeigneten homöopathischen Arzneimittels. Patienten mit aus schulmedizinischer Sicht gleicher Erkrankung können daher vom Homöopathen durchaus sehr unterschiedliche Arzneimittel erhalten.
Verum oder Placebo
Die individualisierte Medikation der Homöopathie entzieht sich dem üblichen Ansatz der randomisierten Wirksamkeitsstudie, die genau festgelegte, für jeden Patienten gleiche Arzneimittelverschreibungen voraussetzt. Für seine Studie über »Die Wirksamkeit der klassischen homöopathischen Therapie bei chronischen Kopfschmerzen« hatte Studienleiter Prof. Dr. Gunther Haas (Klinik Windach) deshalb juristische Hilfe bemüht: Nachdem die beteiligten homöopathischen Ärzte aufgrund der Anamnese und entsprechend ihrer Erfahrung die jeweils geeigneten Arzneimittel und ihre Konzentration individuell ermittelt hatten, wurde ein öffentlicher Notar eingeschaltet. Der ließ den Würfel entscheiden, welche Versuchsperson das verschriebene Mittel (Verum), welche ein Placebo erhalten sollte.
Insgesamt 101 Patienten, zwei Drittel davon Frauen, waren nach Voruntersuchungen in die Studie aufgenommen worden; drei fielen vorzeitig aus der Wertung, von den übrigen 98 konnten zuletzt auswertbare Daten gewonnen werden. Das Durchschnittsalter (Median) der Versuchspersonen betrug 48,5 Jahre fast alle hatten im Laufe von wiederum durchschnittlich - 23 Jahren bereits eine oder mehrere Vorbehandlungen hinter sich gebracht. Drei Tage pro Woche litt der typische Studienpatient mehr als acht Stunden an Kopfschmerzen. Die Behandlung dauerte jeweils 18 Wochen: einer sechswöchigen Vorphase folgte die Erstuntersuchung, nach sechs Wochen Behandlung die Zweit und nach weiteren sechs Therapiewochen die Abschlußuntersuchung.
Während der gesamten Studiendauer führte der Patient ein Kopfschmerztagebuch. Zielgrößen zur Beurteilung des Therapieerfolges waren die Zahl der Tage mit Kopfschmerzen, die mittlere Dauer und Intensität der Schmerzen sowie der Verbrauch an allopathischen Schmerzmitteln bei einem Kopfschmerzanfall.
2,5 mm weniger Schmerz
Im Ganzen betrachtet, waren die Therapien von Erfolg gekrönt: gegen Ende der Behandlung erlebten die Patienten monatlich einen Kopfschmerztag weniger, die tägliche Kopfschmerzdauer nahm um durchschnittlich 22 Minuten ab, und die Kopfschmerzintensität wurde auf einer 100 mm langen Skala (von »keine« bis »unerträglich«) um rund 2,5 mm geringer veranschlagt. Auch der Verbrauch an Schmerzmitteln hatte sich merklich verringert.
Mit Staunen allerdings registrierte Gaus bei der Auswertung, daß der Therapieerfolg unter Verum etwas geringer ausgefallen war als unter Placebo. Eine geringfügig stärkere Abnahme des Schmerzmittelverbrauches in der Verumgruppe kann seiner Einschätzung nach zufällig zustande gekommen sein. Prof. Gaus interpretiert diese Ergebnisse dahingehend, daß die individuelle klassisch-homöopathische Behandlung bei chronischen Kopfschmerzen nachgewiesenermaßen wirkt; die Studie liefere jedoch »keinerlei Anhaltspunkt dafür, daß diese Wirksamkeit medikamentös bedingt ist«.
Lobend hebt Gaus die formale Sorgfalt der Münchener Studie hervor. Patienten, die aufgrund ihrer Persönlichkeit oder Krankheit für eine homöopathische Therapie weniger geeignet erschienen, konnten bereits bei der Erstuntersuchung von der Teilnahme ausgeschlossen werden. Bei der Beurteilung des Therapieerfolges stimmten sowohl die einzelnen Angaben in den Patiententagebüchern als auch die Beurteilungen von Patienten und Arzten weitgehend miteinander überein, und durch die Einschaltung des Notars, der während der gesamten Behandlung als einziger wußte, wer mit Verum, wer mit Placebo behandelt wurde, war die Doppelblindheit garantiert.
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Feedback vom flimmernden Herzen

Martin-Kirschner-Preis für Ulmer Anästhesiologen

Der kritische Moment der kardiopulmonalen Reanimation liegt oft in der Beseitigung des Herzkammerflimmerns (Defibrillation):
Das Herz des Patienten steht funktionell still, empfängt aber noch unkoordinierte elektrische Erregungen. Wenn die Defibrillation gelingt, beginnt das Herz wieder aus eigener Kraft zu schlagen, - wenn nicht, bleibt es vielleicht für immer stehen.
Voraussetzung für den Erfolg der elektrischen Defibrillation ist eine möglichst gute Sauerstoffversorgung des Herzmuskels. Leider fehlen bis heute meßbare Parameter, die Aussagen über den optimalen Zeitpunkt und Zeitabstand des Eingriffs ermöglichen und die es insbesondere erlauben, die maximale Wirkung der eingesetzten Medikamente ohne zeitliche Verzögerung auf nichtinvasivem Wege zu erkennen. Auch die Messung des C02 Gehaltes in der ausgeatmeten Luft läßt nach der Verabreichung von gefäßverengenden Medikamenten (Adrenalin) keinen Rückschluß auf die Durchblutung des Herzmuskels unter Reanimation zu.
Dr. Hans-Ulrich Strohmenger aus der Ulmer Universitätsklinik für Anästhesiologie (Leiter Prof. Dr. Michael Georgieff) vermutete, daß die Frequenz des Kammerflimmerns den Energiestatus widerspiegeln könnte. Im Tierversuch ließ er das EKG-Signal des flimmernden Herzens während der Wiederbelebungsmaßnahmen von einem computergesteuerten System digitalisieren, mittels der »Fast-Fourier-Transformation« in seine einzelnen Frequenzbereiche zerlegen und daraus die durchschnittliche (mediane) Frequenz des Kammerflimmerns errechnen.
Strohmengers Annahme bestätigte sich: zwischen Flimmerfrequenz und Reanimationserfolg bestand ein enger Zusammenhang. Bei den später erfolgreich reanimierten Tieren war die vom Mikroprozessor in wenigen Sekunden errechnete mediane Frequenz vor der ersten Defibrillation deutlich höher gewesen als bei den erfolglos behandelten. Zusätzliche, z.B. medikamentöse Eingriffe, welche die mittlere Frequenz des Kammerflimmerns erhöhten, verbesserten gleichzeitig die Erfolgsaussichten.
Bei Untersuchungen von 20 an die Herz-Lungen-Maschine angeschlossenen Herzpatienten in der Abteilung Herzchirurgie der Universität Ulm (Leiter Prof. Dr. Andreas Hannekum) stellte Strohmenger bald danach fest, daß die durchschnittliche Frequenz des Kammerflimmerns beim Menschen im Falle ausreichender Durchblutung des Herzmuskels annähernd konstant etwa 6 Hertz beträgt. Ein Richtwert für die Abschätzung des Reanimationserfolges war gefunden.
»Die mediane Frequenz des Kammerflimmerns ist demnach ein zuverlässiger, ohne invasive Maßnahmen kontinuierlich erfaßbarer Indikator für den myokardialen Blutfluß und damit für die Sauerstoffversorgung des Herzmuskels unter der Herzmassage«, schließt Prof. Dr. Karl Heinz Lindner, Geschäftsführender Oberarzt der Ulmer Universitätsklinik für Anästhesiologie, der eng mit Strohmenger zusammengearbeitet hat. Die beiden Mediziner rechnen damit, daß ihre Untersuchungen, die sie nun im Noteinsatz außerhalb der Klinik weiterführen, erhebliche Auswirkungen auf die anästhesiologische Praxis haben werden.
Auf der 10. Notfallmedizinischen Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft Südwestdeutscher Notärzte e.V. im März 1995 wurde ihre Arbeit »Die mediane Frequenz des Kammerflimmerns als Präindikator für den Reanimationserfolg« mit dem Martin-Kirschner-Preis für hervorragende wissenschaftliche Arbeiten auf dem Gebiet der Notfallmedizin ausgezeichnet. Der Martin-Kirschner-Preis für präklinische Notfallmedizin wird im Zwei Jahres-Turnus verliehen; er ist mit 5.000,- DM dotiert.
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Der Radiologe als Therapeut

Interventionelle Radiologie - ein junges Fach

Die Radiologie, nach lexikalischer Definition »die Strahlenheilkunde als Fachgebiet der Medizin, das sich mit der diagnostischen und therapeutischen Anwendung ionisierender Strahlen befaßt« (Roche-Lexikon Medizin), hat sich aus verschiedenen klinischen Disziplinen entwickelt. Wesentliche Impulse kamen vor allem von den Internisten und Chirurgen. Technische Entwicklungen wie die hochauflösende Bildverstärkertechnik, neue Schnittbildverfahren (Ultraschall, Computertomographie, Magnetresonanztomographie) und Fortschritte auf dem biotechnologischen und dem Materialsektor begünstigten ihre Evolution zur therapeutisch aktiven, zur »interventionellen Radiologie«, wie sie Prof. Dr. HansJürgen Brambs, Leiter der Abteilung Röntgendiagnostik der Universität Ulm, in seiner Antrittsvorlesung anläßlich des Dies academicus am 2. Februar 1995 vorstellte.
»Während der Radiologe früher eine Mischung aus Detektiv und Ästhet war«, charakterisiert Brambs den Wandel in der Strahlenheilkunde, müsse sein intervenierender Nachfahre zusätzlich über rasche Auffassungsgabe und handwerkliche Fähigkeiten verfügen.
Innovationen aus dem röntgenologischen Lager haben oft die Lösung schwieriger klinischer Probleme ermöglicht oder erleichtert. In vielen Fällen können interventionelle radiologische Verfahren sogar chirurgische Techniken ersetzen, weil sie weniger invasiv und kostengünstiger sind.
Therapeutische Hilfestellungen
Anerkennung unter den Klinikern verschafften sich die interventionellen Radiologen zunächst durch therapeutische Hilfestellungen bei schwerkranken Patienten, bei denen ein operativer Eingriff mit extremen Risiken verbunden war. Außerdem bereicherten sie die Medizin durch technische Entwicklungen, die manche neue Therapieform erst ermöglichten: mit Ballonkathetern und dehnbaren Metallstents beispielsweise können verengte Gefäße erweitert oder wiedereröffnet werden.
Auch die gegensinnige Maßnahme, der Verschluß von Gefäßen, hat in der Radiologie Tradition. Das Rasmussen-Aneurysma, ein heute »fast vergessenes Zustandsbild« (Brambs), das früher Ursache des oft tödlichen Blutsturzes bei Tuberkulosekranken war, ist fast nur mit den Mitteln der interventionellen Radiologen zu beherrschen. Das Rasmussen-Aneurysma ist eine krankhafte Hohlraumbildung im Lungengewebe (Kaverne), die ein Gefäß andauen kann, so daß eine spritzende arterielle Blutung in die Kaverne einsetzt. Seit die Radiologen sich intervenierend dieses Problems angenommen haben, ist die Erfolgsrate bei der Therapie von Blutungen aus Bronchialarterien auf 77 bis 96% gestiegen; nur selten treten Komplikationen auf.
Tumoren erwürgt
Tumoren wurden erwürgt und vergiftet, indem man das entartete Gewebe von seiner arteriellen Sauerstoffzufuhr abschnürte und gleichzeitig Zytostatika in hoher lokaler Konzentration einbrachte. Vor allem in der Therapie von Lebertumoren haben sich Eingriffe der Radiologen als wirkungsvolle Ergänzung zur primären operativen Behandlung erwiesen.
Als »junges Fach, neugierig, entwicklungsfähig« charakterisiert Brambs die interventionelle Radiologie - wobei er unter solcher Neugier im positiven Sinne auch das Interesse am Patienten versteht, die Bereitschaft und den Anspruch des Radiologen, als diagnostischer, aber auch als therapeutischer Konsultant zu wirken, an Besprechungen und Visiten teilzunehmen und sich auch um die Nachbehandlung interventionell therapierter Patienten zu kümmern.
Dies setze, meint Brambs, die Einhaltung hoher Qualitätsstandards und eine ständige Qualitätskontrolle ebenso voraus wie den Erwerb von Expertenwissen in Klinik, Pathologie und Pathophysiologie, eine hochqualifizierte klinische Forschung und nicht zuletzt die Kooperationsbereitschaft der »klassischen« klinischen Disziplinen, die zur Kenntnis nehmen müßten, »daß auch die Radiologie ein klinisches Fach ist«.
Fachlichen Eitelkeiten hält er einen Ausspruch Charles Maurice de Talleyrands (1754-1838) entgegen: »Wir haben gelernt, daß für Staaten wie für Einzelmenschen wahrer Wohlstand nicht darin besteht, daß man sich die Gebiete anderer aneignet oder in sie einbricht, sondern darin, daß man sein eigenes Gebiet förderlich verwaltet. Wir haben gelernt, daß alle Gebietserweiterungen, alle Eroberungen, ob durch Gewalt oder durch List, nur grausame Scherze politischen Irrwahns und falsche Maßstäbe für Macht sind.«
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Biologische Relaisstationen

Pharmakologe Gierschik liest über G-Proteine

Eine Vielzahl wichtiger Zell- und Organfunktionen im Körper - Kontraktionen von Muskeln, ( Ausschüttung diverser Überträgerstoffe, Zellwachsturn und -differenzierung, neuronale Aktivität, Aufnahme sensorischer Signale u.v.a. - wird von Signalübertragungssystemen kontrolliert, für deren Steuerung die sogenannten G-Proteine zuständig sind.
G-Proteine fungieren bei diesen Regelungsprozessen als »biologische Relaisstationen«, als molekulare Schalter und Timer.
Wie, das beschrieb Prof. Dr. Peter Gierschik, Leiter der Abteilung Pharmakologie und Toxikologie der Universität Ulm in seiner Antrittsvorlesung im Rahmen des Dies academicus am 2. Februar 1995.
Im Ruhezustand haben G-Proteine Guanosindiphosphat (GDP) gebunden. »Angeschaltet« wird das G-Protein durch den Austausch von GDP gegen Guanosintriphosphat, GTP. Das G-Protein bleibt so lange aktiv, bis es das gebundene GTP durch seine eigene Enzymaktivität wieder zu GDP hydrolysiert hat. Es schaltet sich also gleichsam selbst ab.
Signale G-Protein-reguliert
Einen eindrucksvollen Beweis von der Leistungsfähigkeit der G-Protein-regulierten Signalübertragungssysteme als Signalverstärker im Zellinneren liefert unsere Netzhaut: dort setzt der Lichtrezeptor Rhodopsin bei Aktivierung durch Licht eine wahre Signalkaskade in Gang. Die Aufnahme eines einzigen Photons, gleichbedeutend mit der Aktivierung eines einzigen Lichtrezeptors, führt zur Aktivierung von 500 retinalen G-Proteinen. Die 500 aktivierten G-Proteine hydrolysieren ihrerseits 500.000 Moleküle des Botenstoffes cGMP (zyklisches Guanosinmonophosphat), und diese 500.000 Moleküle cGMP erteilen der Netzhaut den Befehl zur Schließung von Natriumkanälen in den Zeltmembranen, womit der Eintritt von rund 20.000.000 Natrium-Ionen unterbunden wird.
Das extrazellulare Signal wird damit im Endeffekt 20millionenfach verstärkt. So fein abgestimmt das Botenstoff-Empfänger-System arbeitet, so ernst sind die Folgen, wenn es einmal nicht funktioniert, wie es sollte: Choleratoxin beispielsweise, das Gift der Cholera-Erreger, verändert das G-Protein, das für die Regelung der Salz- und Wasseraufnahme in den Dünndarm-Epithelzellen zuständig ist: seine »Timer«-Funktion setzt aus. Einmal aktiviert, bleibt das regulierende G-Protein wesentlich länger tätig als normal und zwingt die Zelle zur permanenten Salz- und Wasserabgabe. Durchfälle und Erbrechen, die zu lebensbedrohlichen Flüssigkeitsund Elektrolytverlusten führen, sind die Folge.
Rezeptoren auf Rezept
Ebenso schwerwiegende Konsequenzen können Veränderungen von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren haben. Eine erblich bedingte Dauer-Aktivierung des Rezeptors für das luteinisierende Hormon (LH) führt bei Knaben bereits im Alter von vier Jahren zur Ausbildung sekundärer Geschlechtsmerkmale, bedingt durch eine ungesteuerte Produktion von Testosteron. Auch für die Retinitis pigmentosa, eine entzündliche Erkrankung der Netzhaut, die häufig zur Erblindung führt, und für die Farbenblindheit sind Veränderungen von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren verantwortlich.
Einen Pharmakologen wie Gierschik interessieren G-Proteine und zellulare Signalübertragungssysteme darüber hinaus unter dem Gesichtswinkel der therapeutischen Nutzbarmachung. Zum einen entfalten nicht wenige wichtige Pharmaka ihre Wirkung über G-Protein-gekoppelte Empfänger, darunter Beta-Blocker (Wirkstoffe: Adrenalin und Noradrenalin), Antidepressiva (Noradrenalin und Serotonin) oder Neuroleptika (Dopamin), zum anderen hoffen die Wissenschaftler, auf der Basis genauerer Kenntnisse über die zugrunde liegenden molekularen Kommunikationsmechanismen künftig neue, besser und/oder spezifischer wirksame Präparate entwickeln zu können.
Letztlich träumen die Pharmakologen davon, mit Methoden der Gentechnik Rezeptoren aus eigener Werkstatt in Zielzellen einzubauen und krankhaft veränderte Zellfunktionen über diese Rezeptoren zu steuern. Die eingebrachten Rezeptoren könnten dabei vor dem Transfer durch gerichtete Mutagenese so verändert werden, daß sie nur bestimmte Pharmaka erkennen, die ihrerseits keine Wechselwirkungen mit den körpereigenen Rezeptoren des Patienten zeigen und mithin keine unerwünschten Nebenwirkungen auslösen. Durch geschicktes »Rezeptor-Design« ließe sich möglicherweise auch die Desensibilisierung, also das »Abstumpfen« des Rezeptors, minimieren oder die Verweildauer der Substanzen im Organismus gezielt einstellen.
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Auf Hochleistung konzentriert

Internationaler Workshop über Heterostruktur-Halbleiter

Im Imageprospekt als »Stätte der Besinnung und Ruhe« beworben, beherbergt Schloß Reisensburg bei Günzburg regelmäßig wissenschaftliche Tagungen und Kongresse mit subtilen Themen wie am 15. und 16. September 1994, als sich auf Einladung der Abteilung Elektronische Bauelemente und Schaltungen der Universität Ulm (Leiter Prof. Dr.-Ing. Erhard Kohn) rund 50 nationale und internationale Halbleiterspezialisten zum »4th European Heterostructure Technology Workshop '94« zusammenfanden. Unter dem Motto »Focus on Power« diskutierten die Teilnehmer Verfahren zur Herstellung von Halbleitern sowie deren Strukturierung zu Leistungstransistoren. Im Vordergrund stand die Auslotung von neuen Anwendungsgebieten.
Dieser »Heterostructure Technology Workshop« hat Tradition: erstmals fand er 1991 in Ulm statt, Gregyong bei Cardiff in Wales und Lille in Frankreich folgten als Tagungsorte.
Der Workshop wird im Rahmen eines industrienahen Grundlagenforschungsprogramms (ESPRIT TAMPFETS 6849) von der EU gefördert und dient auch zur Präsentation und Diskussion der Resultate dieses Projekts.
Hoffnungsvolle Paarung
Die Ulmer Organisatoren - Prof. Kohn zur Seite standen aus seiner Abteilung Prof. Dr.-Ing. Hermann Schumacher sowie Linde Campbell und Dr. Ralf Westphalen - hatten das Programm in sechs Arbeitssitzungen gegliedert, die durch zwei Gastvorträge und eine Posterpräsentation ergänzt wurden.
Den Mittelpunkt der ersten Sitzung bildeten aktuelle Trends der Heterostruktur-Epitaxie, das heißt des orientierten Kristallwachsens zur Herstellung von Halbleitermaterialien. Einer der neuesten Trends heißt SiGe - Silizium/Germanium. Diese Elementpaarung gilt als hoffnungsvoller Kandidat für den Einsatz in Hochleistungsbauelementen. Die Forschungen der jüngsten Zeit konzentrieren sich vorwiegend auf die Herstellung extrem kleiner SiGe-Strukturen, mit denen neue optische Einsatzmöglichkeiten erschlossen werden sollen.
Damit solche regelmäßigen Strukturen im Nanometerbereich gefertigt und in elektronischen Schaltungen eingesetzt werden können, müssen die Leitereigenschaften der verwendeten Materialien und ihre Wechselwirkungen einschließlich auftretender Quanteneffekte exakt bekannt sein. Um sie zu bestimmen, bedienen sich die Halbleiterforscher verschiedener Analysemethoden, darunter der optischen Spektroskopie.
Kristallmischungen
Wie man durch das Herstellungsverfahren die Eigenschaften von Halbleitermaterialien optimiert, wissen die Spezialisten in den USA besonders gut. Zu einem einschlägigen Übersichtsvortrag hatte Kohn darum Prof. April Brown (School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta) eingeladen. Sie setzte sich vor allem mit den auf InP (Indium/Phosphor) basierenden Materialien auseinander. Verschiedene Kristallmischungen aus Gallium, Indium, Arsen und Phosphor wie GaInAs oder GaInAsP finden Verwendung bei elektronischen Schaltungen in Sendern (Laser) und Empfängern (Photodiode) für Informationsübertragungsstrecken mittels Licht in Glasfaserkabeln.
Die Optimierung von Materialeigenschaften, dozierte Brown, basiere auf der exakten Anordnung der Atome in den Epitaxieschichten, welche über die Wachstumsbedingungen in vielfältiger Weise beeinflußt werden können. Die Anordnung der Atome, die Zusammensetzung und Dicke der einzelnen Schichten und deren Abfolge bestimmen die spezielle Funktion jedes einzelnen Teils der Epitaxieschicht. Diese werden speziell auf die Funktion des Bauelementes, z.B. des Lasers, zugeschnitten.
Das Daimler-Benz-Forschungszentrum auf dem Oberen Eselsberg ist führend in der Herstellung von Heterostruktur-Bipolartransistoren (HBTs) für Mikrowellenverstärker. Dazu werden die Materialsysteme AlGaAs/GaAs und InGaP/GaAs verwendet. Damit die HBTs eine akzeptable Leistung erreichen, muß einerseits die aktive Zone groß genug sein, um den erforderlichen Stromfluß aufrechtzuerhalten, andererseits muß der Verstärker so gestaltet sein, daß die Frequenz während des Betriebs konstant bleibt.
Ein großes Problem bei der Entwicklung geeigneter Verstärker ist der Temperaturanstieg während des Betriebs. Aufgrund der geringen Temperaturleitfähigkeit von GaAs konzentriert sich die Wärme in unmittelbarer Nachbarschaft der aktiven Zone. Hohe Temperaturen sind aber der Leistung des Transistors abträglich. Außerdem tendieren die Schaltungen zu einer ungleichen Temperaturverteilung, so daß im Endeffekt verschiedene Teile des Systems unter verschiedenen Bedingungen arbeiten, was die Verläßlichkeit des Bauelements weiter herabsetzt. Die Situation kann bis zu einem Punkt eskalieren, an dem die gesamte Leistung auf einen kleinen, sehr heißen Fleck zusammenschrumpft und das elektronische Bauelement durchbrennt. Die Frage, wie sich dieses lokale Temperaturungleichgewicht am praktikabelsten beheben lasse, ist Gegenstand derzeitiger Forschungsbemühungen.
Goldkontakte auf Diamantfilm
Als verheißungsvolle Kandidaten für den Bau von Hochleistungshalbleitern gelten GaN (Gallium/Stickstoff), SiC (Silizium/Kohlenstoff) und Diamant letzterer namentlich in Ulm, wo die Abteilung Festkörperphysik (ehem. Leiter Prof. Dr. Olaf Weis) im Heißdrahtverfahren künstliche Diamanten, sogenannte CVD-Diamanten, herstellt (s. uui Nr. 188, April 1994). »Diamant besitzt unter sämtlichen Halbleitermaterialien das größte Potential für Hochspannungsleistungs-, Hochtemperatur- und Hochfrequenzhalbleiter«, weiß Kohn. Der Edelstein vereinige in einzigartiger Weise Eigenschaften wie hohe Temperaturstabilität und Leitfähigkeit, Elektronenbandabstand sowie diverse quantenphysikalische Charakteristika. Da verwundert es nicht, daß die Halbleiterexperten auch andernorts mit diversen Spielarten des kostbaren Rohstoffes - Naturdiamant, synthetisiert und epitaktisch gewachsen experimentieren.
Die Ulmer beispielsweise scheiden Goldkontakte auf CVD-Diamantsubstrat als erste Stufe zu Transistoren ab. Die so gefertigten Edeldioden zeigten zwar die besten bislang beobachteten elektronischen Charakteristika, leider aber sind Goldkontakte bei hohen Betriebstemperaturen instabil.
Kohn und Mitarbeiter wichen darum auf Siliziumkontakte aus, deren elektrische Eigenschaften denen der Golddioden erstaunlich nahe kamen, woraus die Wissenschaftler folgerten, daß die Charakteristika der Diode hauptsächlich vom Diamantfilm, nicht von den Kontakten bestimmt werden. Bis diese Experimente in einen funktionierenden Transistor münden werden, bleibt allerdings noch viel Arbeit zu leisten.
Was steckt in SiC?
Von Heterostruktur-Feldeffekt-Transistoren (HFETs) wurde in den abschließenden Sitzungen berichtet.
Im Vordergrund stand die Frage der Leistungssteigerung für Mobilfunkanwendungen. Außerdem wird eine drastische Reduzierung der Schaltungsgrößen angestrebt. Letztere resultiert in hohen elektrischen Feldern, die sich nur schwierig steuern lassen. Eine Lösung des Problems könnte die Verwendung eines modifizierten GaAs mit hohem Widerstand als Isolator unter der Steuerelektrode sein. Beim sogenannten LTGaAs (LT = low temperature grown) sind durch einen Überschuß an Arsen gewollte Fehler im Kristall entstanden. Der Einsatz von LT-GaAs, einer Art Gegenstück zum Silizumoxid in der Siliziumtechnologie, dürfte höhere Leistungsdichten ermöglichen, als sie bis heute mit den Standardtechniken der GaAsFETs- Herstellung erreicht werden können.
Ein noch größeres Potential steckt eventuell in der Materialkombination SiC - Silizium/Kohlenstoff, mit der beispielsweise die Firma Motorola in Phoenix, Arizona, experimentiert. Wenn Ausbeute und Stabilität der SiC-Transistoren noch verbessert werden könnten, so würden sie die Werte der GaAs-Leistungstransistoren bei weitem übertreffen. Die Heterostucture-Workshopreihe wird mit einer weiteren Tagung in Cardiff, Wales, im September fortgesetzt. Die Abteilung für Elektronische Bauelemente und Schaltungen der Universität Ulm plant außerdem im Oktober auf Schloß Reisensburg einen »Workshop on Low-Power Microwave Electronics«.
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Wandel des Leitbildes

Ziele der palliativen Krebstherapie

Der Internationale Workshop »Goals of Palliative Cancer Therapy II«, der, ausgerichtet von Prof. Dr. Franz Porzsolt, Geschäftsführendem Oberarzt der Medizinischen Klinik der Universität Ulm und Wissenschaftlichem Sekretär des Tumorzentrums Ulm, vom 13. bis 15. März 1995 auf Schloß Reisensburg stattfand, war der zweite seiner Art. Bereits 1991 hat sich ein von Porzsolt veranstalteter Workshop mit »Zielen der Therapie bei nicht mehr heilbarer Krebserkrankung« befaßt.
Die Tagungen sind Ausdruck eines Wandels des Leitbildes in der Therapie inkurabler Tumoren. Herkömmlicherweise gilt bei unheilbaren Krebsformen die Verkleinerung des meßbaren Tumors als Behandlungsziel. An seine Stelle tritt nun zunehmend die Lebensverlängerung (wenn sie vom Patienten gewünscht wird und realistisch ist) und in Verbindung damit die Verbesserung der Lebensqualität. Die Fixierung auf die schiere Verringerung der Tumormasse hat nicht selten zu inadäquaten Heilversuchen geführt.
Auf der Grundlage des gewandelten Therapieverständnisses wird unter der Voraussetzung, daß nur palliative Ergebnisse erzielt werden können, zwischen der Linderung eines bestehenden Symptoms und der Prävention eines drohenden Problems unterschieden. Um eine angemessene Qualitätssicherung der Behandlung gewährleisten zu können, sind die Therapieziele gleichzeitig zu quantifizieren. Wenn beispielsweise Schmerzfreiheit anzustreben ist, muß erhoben werden, wie rasch und wie vollständig dieses Ziel erreicht werden konnte.
Wenn heute über Perspektiven der palliativen Medizin gesprochen wird, dann ist dabei auch an die Übertragung der bei Krebserkrankungen gewonnenen Erkenntnisse auf andere Bereiche der Medizin zu denken. Den zweiten einschlägigen Reisensburg-Workshop vom 13. bis 15. März 1995 beschäftigten unter anderem methodische Aspekte der Lebensqualitätsmessung, Konzepte der Palliativ-Therapie, Basisdaten für klinische Entscheidungen sowie Fragen des Symptom-Managements.
Die Tagung wurde unterstützt vom Bundesministerium für Gesundheit, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, vom Ministerium für Wissenschaft und Forschung des Landes Baden-Württemberg, vom Krebsverband Baden-Württemberg, von der Deutschen Gesellschaft für Hämatologie und Onkologie, von der Deutschen Krebsgesellschaft sowie verschiedenen pharmazeutischen Unternehmen.
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Der Mensch als Zwischenwirt

Pilotprojekt zur Bekämpfung des Fuchsbandwurms

Der Kleine Fuchsbandwurm (Echinococcus multilocularis) ist ein Wildtierparasit, der im Erwachsenenstadium den Darm von Füchsen, gelegentlich auch von Hunden oder Katzen besiedelt. Um auf andere Füchse übertragen werden zu können, muß er in einem Zwischenwirt ein Larvenstadium durchlaufen. Natürliche Zwischenwirte sind Nagetiere (v.a. Feldmäuse), die sich mit den im Fuchskot ausgeschiedenen Wurmeiern infiziert haben. Auf diesem Weg kann auch der Mensch von den Larven des Fuchsbandwurms befallen werden.
Im Gegensatz zu dem für den Fuchs harmlosen Befall des Darms durch den erwachsenen Parasiten wird im Zwischenwirt von den Larven vor allem die Leber besiedelt. Die Larven zerstören das Organ, was zum Tod des Zwischenwirtes führen kann. Auch beim Menschen verläuft die Infektion in etwa einem von zehn Fällen tödlich. Noch bis 1976 war das Verhältnis umgekehrt: 90% der Patienten starben innerhalb von fünf Jahren nach der Diagnose. Seither bestehen spezielle medikamentöse Behandlungsmöglichkeiten.
Über Jahre unbemerkt
Insgesamt ist die medizinische Behandlung der Echinokokkose gleichwohl schwierig. Operationen führen meist nur im Frühstadium zum Erfolg. Durch Medikamente läßt sich die Krankheit lediglich zum Stillstand bringen, aber nicht ausheilen. Deshalb muß die Medikation lebenslang weitergeführt werden. Dadurch summieren sich die finanziellen Aufwendungen, einschließlich der Untersuchungskosten, auf rund 50.000 Mark jährlich pro Patient.
Über die Epidemiologie der Echinokokkose ist bis heute wenig bekannt. Der Infektionsweg über die Nahrung, für den Menschen z.B. durch den Verzehr ungewaschener Waldfrüchte, gilt als plausibelste, wiewohl nicht zwingende Möglichkeit. Auch weiß man, daß die Eier des Fuchsbandwurms sehr empfindlich gegen Hitze und Austrocknung sind; Desinfektionsmittel scheinen im allgemeinen wirkungslos. Die Diagnose der Infektion erfolgte bisher meist zufällig anläßlich anderweitig bedingter Untersuchungen oder Operationen. Manche Patienten zeigen über Jahre hinweg keinerlei Symptome; bei anderen werden die Larven rascher aktiv. Ob die Verbreitung des Kleinen Fuchsbandwurms in den letzten Jahren zugenommen hat, ist nicht sicher; verschiedene Indizien sprechen dafür.
Keine Immunisierung
Da der süddeutsche Raum mit 350 bis 500 (geschätzten) Echinokokkose-Fällen zu den überdurchschnittlich stark gefährdeten Regionen in Deutschland gehört, ist im Oktober 1994 ein bis September 1997 ausgelegtes Pilotprojekt zur Bekämpfung des Fuchsbandwurms in den Landkreisen Göppingen, Eßlingen, Reutlingen, Alb-Donau und Biberach angelaufen.
Projektkoordinator ist Dr. Thomas Romig, Abteilung Parasitologie der Universität Hohenheim. Nach Information der Bevölkerung und Erhebung exakter Befallsdaten von Füchsen und Zwischenwirten in Zusammenarbeit mit den Jagd-, Forst- und Veterinärbehörden werden ab Oktober 1995 Köder zur Entwurmung der Füchse ausgebracht - bis September 1996 in sechswöchigem, danach in dreimonatigem Abstand. Parallel dazu wird ein repräsentativer Teil der Bevölkerung (etwa 3000 Personen) serologisch auf Echinokokkose untersucht. Besonderes Augenmerk gilt dabei Jägern, Waldarbeitern und Landwirten, also potentiellen Risikogruppen.
Das Hauptproblem dieser Maßnahmen besteht darin, daß mit den Ködern lediglich die akut befallenen Füchse entwurmt werden können - eine Immunisierung wird nicht erzielt. Der für die Startphase gewählte Sechs-Wochen-Abstand der Köderausbringung entspricht erfahrungsgemäß der Frist, während derer auch ein bewurmter Fuchs noch keine Echinococcus-Eier mit dem Kot ausscheidet.
Das Fuchsbandwurm- Pilotprojekt stand im Mittelpunkt einer Tagung der Arbeitsgemeinschaft »Echinokokkose«, die an der Universität Ulm am 28. April 1995 unter Leitung von Prof. Dr. Peter Kern (Leiter der Sektion Infektiologie und Klinische Immunologie der Universität Ulm) stattfand.
Die Arbeitsgemeinschaft »Echinokokkose«, die der Sektion Antiparasitäre Chemotherapie der Paul-Ehrlich-Gesellschaft für Chemotherapie angehört, setzt sich aus Ärzten verschiedener Fachrichtungen, Biologen, Veterinärmedizinern und Forstwirten zusammen. Sie trifft sich ein- bis zweimal jährlich.
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Knopflochchirurgie bei Krebs

Minimalinvasive Verfahren etablieren sich in der Onkologie

»Minimalinvasivität« ist in den chirurgischen Disziplinen zum Schlüsselbegriff geworden.
Verfahren wie die Magen-/Darmspiegelung (Endoskopie) oder die Spiegelung der Bauchhöhle (Laparoskopie) gewinnen zunehmend Bedeutung als schonende und zugleich kostengünstige Alternativen zu herkömmlichen radikaleren Methoden, sowohl in der Diagnostik als auch in der chirurgischen Therapie.
Seit kurzem haben die minimalinvasiven Techniken auch in der Onkologie Fuß gefaßt. So dient die Bauchspiegelung bei der Tumordiagnostik zur Einschätzung des Tumorstadiums und kann vor großen Pankreas oder Magenkarzinomresektionen die Indikation zu aufwendigen multimodalen Vorbehandlungen absichern.
Laparoskopische und endoskopische Techniken werden aber nicht nur in der Diagnostik, sondern auch zur Entfernung von Tumoren eingesetzt - Operationen, die bisher eine Domäne konventioneller bauchchirurgischer oder gynäkologischer Verfahren waren. Entschiedene Befürworter der »Knopflochchirurgie« meinen sogar, daß sie langfristig die Standardresektionsverfahren verdrängen werde. Diese Auffassung ist allerdings umstritten. Für die Mehrheit der Experten gelten die neuen Methoden noch als experimentell hinsichtlich der Frage, ob sie dieselben Ergebnisse erzielen wie die etablierte Chirurgie.
Anders ist die Lage bei weit fortgeschrittenen Tumoren oder bei Patienten, die aufgrund eines extrem ungünstigen Allgemeinzustandes nicht operiert werden können. Hier haben sich die minimalinvasiven Operationsverfahren bereits bestens bewährt sei es, daß mit ihrer Hilfe die Entfernung des Primärtumors gelang, sei es, daß im Sinne einer palliativen Therapie zumindest die Symptome gelindert werden konnten.
Aussaat verhindern
Zu den Wegbereitern der minimalinvasiven Techniken in der Onkologie gehören die Gynäkologen. Sie nutzen laparoskopische Techniken vor allem in der Diagnostik und Therapie des Eierstockkrebses (Ovarialkarzinom). Gutartige Neubildungen der Eierstöcke gehören zu den häufigsten gynäkologischen Erkrankungen. Ihre Entfernung, früher nur durch Bauchschnitt möglich, kann heute laparoskopisch durchgeführt werden. Dadurch verkürzt sich die postoperative Liegezeit der Patientinnen von durchschnittlich sieben auf ein bis zwei Tage, bei nahezu schmerzfreiem postoperativem Verlauf.
Vor einem solchen Eingriff ist möglichst zuverlässig abzuklären, ob der Tumor gutartig ist. Wenn ja, so kann oft sogar der Eierstock im ganzen laparoskopisch entfernt werden - allerdings unter größter Sorgfalt: um eine Aussaat sich ablösender Tumorzellen zu verhindern, muß der Chirurg das entartete Gewebe zum Transport aus dem Bauchraum in einen festen Plastiksack verpacken. Erhärtet sich jedoch während der Operation der Verdacht auf einen malignen Tumor, so ist sofort ein Bauchschnitt durchzuführen.
Bauchspiegelung streng kontrolliert
Unerläßlich ist der Bauchschnitt bis heute bei bösartigen Tumoren des Gebärmutterkörpers (Korpuskarzinom) - unter anderem deswegen, weil zur exakten Beurteilung des Tumorstadiums auch eine Entfernung der Eierstöcke und eine repräsentative Entnahme von Lymphknoten notwendig sind. Unter streng kontrollierten Bedingungen erproben die Mediziner an der Ulmer Frauenklinik zur Zeit beim Korpuskarzinom den Ersatz des Bauchschnittes durch die Laparoskopie.
Wenn sich das Verfahren bewährt, so kann auch Patientinnen mit Gebärmutterkrebs künftig ein Bauchschnitt erspart werden. Die »Second-LookOperation« schließlich, die »Nachschau-Operation« zur Beurteilung des Therapieerfolges, die in Einzelfällen bei einem bösartigen Eierstocktumor nach Abschluß der Chemotherapie angezeigt ist und früher ebenfalls grundsätzlich per Bauchschnitt erfolgte, kann heute ebenfalls laparoskopisch durchgeführt werden.
Von Experten gestaltet
Der aktuelle Stellenwert minimalinvasiver Verfahren in der Tumorchirurgie war Thema des vom Tumorzentrum Ulm ausgerichteten 32. Onkologischen Seminars am 13. Mai 1995. Rund 300 Ärzte aus Ulm und der Region waren der Einladung von Prof. Dr. Hans Günter Beger (Leiter der Abteilung Allgemeine Chirurgie) und Prof. Dr. Rolf Kreienberg (Leiter der Abteilung Frauenheilkunde) gefolgt. Neben den gynäkologischen Anwendungen wurden vor allem die Möglichkeiten der laparoskopischen Tumorresektion bei Dick- und Enddarmkarzinomen dargestellt.
Ferner waren minimalinvasive Techniken zur Diagnostik und Therapie von pädiatrischen Tumoren im Bereich der Abdominalchirurgie sowie von Leber- und Pankreastumoren Gegenstand des Seminars. Ein weiterer Beitrag präsentierte die computer- und bildschirmgestützte Operationstechnik (»Telechirurgie«).
Das Programm mitgestaltet hatten, neben Spezialisten aus den Ulmer Abteilungen, auch Experten aus einer Züricher und aus mehreren deutschen Kliniken.
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Wohnen im Patrimonialgericht

Die Reisensburg hat ihre Beherbergungskapazität erweitert

Als Sitz des Internationalen Instituts für wissenschaftliche Zusammenarbeit e.V. (Vorstand Prof. Dr. Dr. h.c.Theodor M. Fliedner, Leiter der Abteilung Klinische Physiologie und Arbeits- und Sozialmedizin und Altrektor der Universität Ulm) ist die Reisensburg bei Günzburg weit über die Grenzen ihrer Region, ja selbst Deutschlands hinaus bekannt. Der ursprüngliche Baubestand der Anlage gründet im frühen Mittelalter. Das Internationale Institut für wissenschaftliche Zusammenarbeit wurde 1966 von Prof. Dr. Ludwig Heilmeyer ins Leben gerufen, der zugleich Gründungsrektor der Universität Ulm war.
Das aus der Gründungszeit stammende Institutsprogramm beschreibt die Ziele der Einrichtung wie folgt: »Gefördert werden sollen die wissenschaftliche Zusammenarbeit der Spezialdisziplinen medizinischer und naturwissenschaftlicher Forschung, ferner der internationale Kontakt der Forscher auf diesem Gebiet und die Zusammenarbeit von medizinisch- naturwissenschaftlicher Forschung mit anderen Forschungsgebieten sowie mit den Bereichen des öffentlichen Lebens, der Volksgesundheit und der angewandten pharmazeutischen Forschung. Diese Förderung wissenschaftlicher Zusammenarbeit soll durch Veranstaltung von Vorträgen, Kolloquien und wissenschaftlichen Klausurgesprächen erreicht werden.«
Seither führen zahlreiche wissenschaftliche Gesellschaften und Stiftungen, Ministerien des Bundes und der Länder, die Weltgesundheitsorganisation und verschiedene ihrer Untergruppierungen und natürlich die Universität Ulm immer wieder spezielle Tagungen und Arbeitsgespräche auf der Reisensburg durch. Zu den besonderen Merkmalen dieser Veranstaltungen gehört ihr Klausurcharakter. Die Reisensburg bietet keinen Raum für Großkongresse, aber sie ermöglicht kleineren Gruppen die intensive Klausur in der Stille und Zurückgezogenheit einer exzeptionellen Umgebung und Atmosphäre. Seit Jahrzehnten besteht für die Tagungsteilnehmer auch die Möglichkeit, während der Tagungsdauer auf Reisensburg selbst zu wohnen.
Zwischen 1968 und 1970 wurden der Süd- und Westtrakt als Gästehaus ausgebaut. Im Zuge der Baumaßnahme entstanden 32 Gästezimmer. Neben diesem neugestalteten Teil der Burg bzw. Schloßanlage bestand der Nordtrakt in der alten Bausubstanz, insbesondere in Gestalt des sogenannten Patrimonialgerichts aus dem 16. Jahrhundert fort. Sein Dachstuhl, so haben Untersuchungen ergeben, stammt aus dem Jahr 1522 und galt damit als der älteste erhaltene Dachstuhl des Bezirks Schwaben. Die Baufälligkeit der Gebäude ließ ihre Restauration nicht zu. Sie mußten durch neue Gebäude ersetzt werden, mit denen die Beherbergungskapazität des Internationalen Instituts Schloß Reisensburg vergrößert werden konnte.
Lange Jahre stand dafür kein Geld zur Verfügung. Erst im Frühjahr 1992 stellte sich die Möglichkeit dar, das Bauvorhaben in Angriff zu nehmen. Es begann damit, daß nach Abtragung der Altbauten der Boden archäologisch untersucht wurde. Die Grabungen haben zahlreiche Funde erbracht, die von der vorgeschichtlichen Besiedlung des Burgberges zeugen. Sie bestätigten die Vermutung, daß der Berg bereits 2000-3000 Jahre vor der Zeitrechnung besiedelt war.
Nach Entwürfen des Augsburger Architekten Egon Kunz ist nunmehr ein Neubau entstanden, der am 12. Mai 1995 eingeweiht werden konnte. Die Baugestalt sollte den Vorgängerbauten entsprechen. Darüber hinaus wurde von dem Neubau erwartet, daß er sich mit der Architektur des Süd- und Westtraktes wie natürlich auch des Schloßgebäudes »verträgt«. Seine eigentliche funktionale Aufgabe aber bestand darin, 20 Gästezimmer bereitzustellen.
Im Unterschied zu den bestehenden 32 Gästezimmern der ersten Ausbauphase haben die 20 neuen den Charakter von Maisonetten, so daß die Wissenschaftler, die längere Zeit am Institut arbeiten, auch ihre Frauen mitbringen können. Bereits am 3. September 1993 konnte das Richtfest für den neuen Nordtrakt gefeiert werden, der aus Mitteln des Freistaats Bayern, des Bezirks Schwaben, des Landkreises Günzburg und der Großen Kreisstadt Günzburg sowie des Bundes finanziert worden ist. Für die mehr als 1500 Gäste, die jährlich zu etwa 70 Klausurtagungen auf die Reisensburg kommen, verbessern sich die Unterbringungsmöglichkeiten mit den jetzt 52 gegebenüber den früheren 32 Zimmern deutlich, denn in der Vergangenheit war es nicht immer möglich, alle Gäste in der Klausur zu beherbergen.
»Der Neubau« heißt es in einer vom Internationalen Institut für wissenschaftliche Zusammenarbeit veröffentlichen Darstellung der Baumaßnahme, »ermöglicht jetzt Klausurtagungen, Seminare und Forschungskooperationssitzungen mit 50-70 Teilnehmern »unter einem Dach«.
Das Institut versteht sich auch künftig als Katalysator »für die regionale Interaktion zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Verwaltung und Politik«. »Im nationalen Bereich«, lesen wir weiter, »soll die erfolgreiche Arbeit als wissenschaftliche Klausur für die großen Wissenschaftsorganisationen fortgesetzt und erweitert werden. Darüber hinaus sieht sich das Institut gerufen, im internationalen Bereich die neue Rolle Deutschlands in seiner globalen Verantwortung zu unterstützen: es beherbergt das WHO-Kollaborationszentrum für Weltmodelle der Gesundheitsentwicklung, das die Aufgabe hat, das Grundkonzept für die Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Grundlage der Weltgesundheitsorganisation mit systemtechnischen Methoden zu erarbeiten, was durch interdisziplinäre Klausuren in der 'klösterlichen' Abgeschiedenheit der Reisensburganlage deutlich gefördert wird.«
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Zunehmend von der Triade bestimmt

Staatssekretär Wabro über Europa als Chance

Weltweit wird es wohl früher oder später nur noch drei wichtige Währungs-Zonen geben: eine Dollarzone, eine Yen-Zone und eine Zone der europäischen Währung.« Dies stellte Staatssekretär Gustav Wabro, Mitglied des Landtags von Baden-Württemberg und Vertreter des Landes Baden-Württemberg beim Bund sowie in europäischen Angelegenheiten anläßlich des Professorentreffs der Universität Ulm am 21. April 1995 auf Schloß Reisensburg fest.
Wabro sieht die Weltwirtschaft zunehmend von der »Triade« bestimmt, vom amerikanischen Wirtschaftsraum, von Europa und vom asiatisch-pazifischen Raum mit Japan an der Spitze. Unstreitig ist die Konkurrenzsituation der drei Giganten in Gegenwart und Zukunft. Deshalb sind Zahlen interessant, die etwas über ihre Anstrengungen im Bereich von Forschung und Entwicklung aussagen. Mit 2% ihres Brutto-Inlandsprodukts geben die Mitgliedstaaten der Europäischen Union weniger für Aufgaben im Bereich von Forschung und Entwicklung aus als die USA (2,8%) und Japan (3%). Mit 2,6% liegt die Bundesrepublik Deutschland übrigens deutlich über dem EU-Durchschnitt, Baden-Württemberg erreicht gar einen Spitzenwert von 3,6%.
Umsetzungsschwächen
Als Gradmesser der Wirtschaftskraft werden gern Patent-Statistiken herangezogen. Zwischen 1982 und 1991 sind in Deutschland 140.600 Patente angemeldet worden, in Japan 180.700 und in den USA 210.100. Bezogen auf 100.000 Erwerbstätige, stellt Wabro fest, wurden in Deutschland 52 internationale Patente registriert, in Japan 34 und in den USA nur 23. So stellt sich die Lage in Europa nicht ungünstig dar.
Dem steht jedoch die Tatsache gegenüber, daß Europa heute »nur noch halb so viele technologische Entwicklungen auf den Markt (bringe) wie die amerikanische oder japanische Konkurrenz. Noch immer mangelt es in Europa daran, Forschungsergebnisse und innovative Ideen schnell in marktfähige Produkte umzusetzen« (Wabro).
Mit dem Vertrag von Maastricht aus dem Jahr 1993 hat sich die europäische Union ein gegenüber der »Einheitlichen Europäischen Akte« des Jahres 1987 deutlich erweitertes Mandat zur Schaffung einer gemeinschaftlichen Politik in Sachen Forschung und Entwicklung gegeben. So sind die einzelnen Mitglieder ausdrücklich gehalten, ihre forschungspolitischen Initiativen mit denen der Gemeinschaft abzustimmen.
25 Mrd. im IV. Rahmenprogramm
Im derzeit laufenden IV. Forschungsrahmenprogramm der EU beträgt das Finanzvolumen 25 Mrd. DM. Das ist mehr als doppelt so viel wie noch im III. Rahmenprogramm. Der Bereich Energie ist daran nur noch mit 18% beteiligt (im Vergleich dazu 1984-1987: 47%). Die Informations- und Kommunikationstechnologie vereinigt 28% auf sich (im II. Rahmenprogramm noch 42%). Ihren Anteil erheblich gesteigert haben die Industrietechnologien (von 9 auf 16% und die Biowissenschaften (von 3 auf 13%). Die Ansätze für die Umweltforschung wurden vervierfacht. Neu im IV. Forschungsrahmenprogramm sind die Verkehrsforschung und die zielorientierte gesellschaftspolitische Schwerpunktforschung mit der Technologiefolgenabschätzung an der Spitze.
Sehr optimistisch bewertet Gustav Wabro die Chancen der Universitäten, an den europäischen Forschungsmitteln zu partizipieren. So seien die Mittel, die von Großunternehmen eingeworben werden konnten, im Vergleich vom zweiten zum dritten Rahmenprogramm von 41 auf 30% gesunken, während im gleichen Zeitraum Forschungsinstitute und Hochschulen ihren Anteil an EU-Fördermitteln von knapp 40 auf 45% steigern konnten. Es bestehe »auch künftig kein Grund zu der Befürchtung, daß die Hochschulen und ihre Forschungsinstitutionen bei den Fördermaßnahmen der EU benachteiligt werden - Dieser Optimismus wird freilich nicht von allen Kennern der Szene geteilt. Es sind nicht wenige Beobachter, die von einer gegenteiligen Entwicklung ausgehen und für wahrscheinlich halten, daß unter den Kommissaren Bangemann und Cresson die Industrie von den Fördermitteln künftig stärker profitieren werde als die Hochschulen.
Referenzgröße BW
Was nun Baden-Württemberg angeht, so ist dieses Land eine der forschungsintensivsten Regionen Europas. Die EU-Kommissarin Frau Cresson habe, berichtet Staatssekretär Wabro stolz, in Beziehung auf Baden-Württemberg von einer »Referenzgröße in Europa« gesprochen. Das Land hat 9 Universitäten, 6 Pädagogische Hochschulen, 7 Kunsthochschulen, 40 Fachhochschulen, 8 Berufsakademien, 14 Institute der Max-Planck-Gesellschaft, 14 Institute der Fraunhofer-Gesellschaft, 3 Großforschungseinrichtungen (Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg, Kernforschungszentrum Karlsruhe, Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt, Stuttgart). Im baden-württembergischen Zweijahreshaushalt 1995/96 sind für Wissenschaft und Forschung Ausgaben in Höhe von 9,95 Mrd. DM vorgesehen, davon 5,44 Mrd. für die Universitäten.
Bei der Beteiligung an EU-Programmen nimmt Baden-Württemberg unter den europäischen Regionen den 5. Rang ein. »Die Summe der EU-Finanzierungen aus dem III. Rahmenprogramm (1990-1994), die nach Baden-Württemberg floß, beläuft sich auf ca. 200 Mio. DM« (Wabro). Dies sei gleichbedeutend mit dem ersten Platz unter den deutschen Ländern. Die baden-württembergischen Hochschulen erhielten 20% aller Zuwendungen, die an deutsche Hochschulen gegangen sind, und nähmen damit bundesweit die zweite Stelle ein. »Durchschnittlich erhielten die Mittelempfänger aus Baden-Württemberg 34% mehr Mittel aus den F- und E-Programmen der EU als der europäische Durchschnitt.«
Einfluß ausüben
An diesen Zahlen werde deutlich, daß Baden-Württemberg und ebenso auch andere deutsche Länder eine wichtige Rolle in der Europapolitik und speziell in der europäischen Forschungspolitik spielen. Auch künftig sollte Baden-Württemberg, fordert Gustav Wabro, seinen Einfluß auf diese Politik mit Nachdruck geltend machen. Ende 1994 sei das IV. Forschungsrahmenprogramm angelaufen. Aber schon jetzt würden die ersten konzeptionellen Grundzüge für das V. Rahmenprogramm, das 1999 einsetzen wird, entworfen. Es sei notwendig, daß sich Baden-Württemberg an der Gestaltung dieses Programms im eigenen Interesse aktiv beteilige.
Wabro ermunterte in seinem Referat die anwesenden Professoren, an den Forschungs- und Entwicklungsprogrammen teilzunehmen und sich von dem damit verbundenen bürokratischen Aufwand nicht abschrecken zu lassen. Insbesondere solle man auch die Möglichkeit nutzen, die durch die Mobilitätsprogramme geboten werden. Zu nennen seien hier SOKRATES (Mobilität für Hochschulen), Nachfolger des früheren ERASMUS-Programms, sowie LEONARDO (ein Mobilitätsprogramm im Bereich der beruflichen Bildung), das an die Stelle des früheren COMElT-Programms getreten ist. Schließlich seien TEMPUS (für die Zusammenarbeit mit Hochschulen in Mittel- und Osteuropa) und nicht zuletzt auch INTAS (eine Stiftung für die F- und E-Zusarnmenarbeit mit den GUS-Staaten) ausdrücklich hervorzuheben.
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Oktober 1995