Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Herzbildgebung mit einem Magnetresonanztomographen

Die praktische Anwendung der Ultrahochfeld-Magnetresonanztomographie (UHF-MRT) auf kardiovaskuläre Fragestellungen wird durch eine Reihe von Problemen behindert. Hierzu zählen...

Rauchen und die Hirnrinde

Der cerebrale Kortex, die Hirnrinde, ist in einer bestimmten Region des Gehirns bei Rauchern dünner als bei Personen, die niemals geraucht haben. Das haben Forscher der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der PTB jetzt zusammen herausgefunden. ...

Quantitative Bewertung der Vitalität von Zellen mit Hilfe durchflusszytometrischer und mikroskopischer Messverfahren

Innovative Behandlungsformen der regenerativen Medizin, wie z.B. die Stammzellen-Therapie oder der Einsatz von künstlich hergestellten Gewebeprodukten („Tissue Engineering“), erfordern verbesserte Methoden der Qualitätssicherung, insbesondere auch die Validierung geeigneter Messverfahren. Eine wichtige Messgröße stellt in diesem Zusammenhang die Vitalität einer Zellpopulation dar. Sie ist definiert als Anteil lebender Zellen an der Gesamtzahl von Zellen in einer Probe.

Auf Grund des höheren Probendurchsatzes ...

Neues Verfahren zur Analyse elektrophysiologischer Vorgänge im menschlichen Gehirn

Zur Erforschung von Funktion und Zusammenspiel elektrophysiologischer Vorgänge im menschlichen Gehirn verwendet man Stimulationsexperimente, bei denen die Antwort des Gehirns auf einen Sinnesreiz wie einen Ton oder ein Bild gemessen wird. Eine in diesem Zusammenhang eingesetzte, nicht-invasive Messtechnik ist die Magnetenzephalographie (MEG), bei der die äußeren Magnetfelder des menschlichen Gehirns mit hunderten von Magnetfeldsensoren erfasst werden. Die Reizantworten müssen in einem zweiten Schritt aus der gesamten Gehirnaktivität mittels Signalverarbeitung extrahiert werden. Dabei können bei den verwendeten Verfahren wegen der statistischen Abhängigkeit einzelner Reizantworten Probleme auftreten. Ein neues Verfahren wurde entwickelt, das deutlich bessere Ergebnisse bezüglich der Trennung bei MEG Daten erzielt.

Validierung eines neuen Verfahrens zur DNA-Isolation für quantitative PCR-Anwendungen

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine Methode, um spezifische DNA-Sequenzen in vitro zu vervielfältigen. Mit ihr lassen sich kleinste Mengen an DNA in kurzer Zeit millionenfach kopieren, so dass man sie mit den üblichen Labormethoden nachweisen, untersuchen und weiterverwenden kann. Theoretisch ist dafür ein einziges DNA-Molekül ausreichend, wodurch ...

Direkte Detektion neuronaler Ströme mittels Niedrigfeld MR

Die Detektion neuronaler Ströme (NS) stellt eine Methode dar, mit der der Informationsfluß neuronaler Aktivität beobachtet werden kann. Jedoch ist die Interpretation existierender Verfahren beschränkt. Bei der Elektro- (EEG) und der Magnetoenzephalographie (MEG) liegt das zum einen an der Mehrdeutigkeit des inversen Problems, zum anderen basiert das bildgebende Verfahren ...

Instabilitäten und Homogenisierung in diskreten und heterogenen nichtlinearen Reaktions-Diffusions-Gleichungen

Viele wichtige Gleichungen der klassischen und modernen Physik sind linearen partielle Differentialgleichungen, die Größen beschreiben, die kontinuierlich von Raum und Zeit abhängen. Seit 1990 hat sich die mathematisch-theoretische Forschung vermehrt nichtlinearen Evolutionsgleichungen zugewandt. Eine wichtige Klasse hierbei sind Reaktions-Diffusions-Gleichungen, die wichtige Anwendungen in biologischen und chemischen Systemen haben. So werden viele Prozesse in der Zellbiologie und insbesondere die Ausbreitung elektrischer Signale im menschlichen (und tierischem) Herzen mit Reaktions-Diffusions-Gleichungen modelliert...

Aufnahmegerät für Blutdrucksignale - Technologietransfer an ein KMU

m Rahmen eines EU-Projekts wurde ein Simulator zur Prüfung nichtinvasiver Blutdruckmessgeräte entwickelt. Derartige Simulatoren werden überwiegend für Forschungszwecke eingesetzt. Zwar lassen sich auch neuere Blutdruckmessgeräte am EU-Simulator prüfen, aber die für die Aufnahme der Messsignale am Menschen vorgesehene Aufnahmeeinrichtung war mittlerweile nur noch begrenzt einsetzbar. Eine in der PTB-Arbeitsgruppe 8.12 neu entwickelte Aufnahmeeinrichtung hat diesen Engpass beseitigt. ..

Neue Grenzen für die Verletzung der Lorentz-Invarianz

In Theorien jenseits des Standardmodells wird eine Wechselwirkung zwischen den im Kern gebundenen Neutronen und dem kosmischen Hintergrundfeld postuliert, die  die Lorentz-Invarianz- und das CPT-Theorem verletzt. Mit dem Ziel, die Nachweisgrenze für diese Wechselwirkung zu verringern ...

Niedrigfeld Magnetresonanz-Messplatz für T₁ und T₂

Für Grundlagenexperimente wurde ein SQUID-Messplatz entwickelt, der erstmals kombinierte Messungen der T₁- und der T₂-Relaxationszeit in Feldbereichen von 100 nT bis 50 µT ermöglicht. An dieser Messeinrichtung ...

Neues molekulares Diagnose- und Therapieverfahren für die Medizin

In Kooperation mit dem Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) und dem neuen Zentrum für experimentelle und klinische Forschung (ECRC) in Berlin Buch wurde durch die Verwendung verpackter kleiner interferierender RNA Bruchstücke (siRNA) und den Einsatz hochempfindlicher optischer Nachweissysteme ...

CCQM-Pilotstudie zur Messung der Konzentration CD4 positiver Zellen begonnen

Für die Konzentrationsbestimmung von Zellen, die durch immunologische Markierungen identifiziert werden, existieren derzeit keine Referenz-Messverfahren, die die Vergleichbarkeit der Ergebnisse sicherstellen. Immunologische Verfahren in der medizinischen Diagnostik ...

Analyse dynamischer Messungen

Die Entwicklung von Verfahren zur Analyse dynamischer Messungen wurde in Kooperation mit dem NPL und dem SP erfolgreich fortgesetzt und es wurde ein internationaler Workshop zu diesem Thema veranstaltet.

Strömungssimulationen für einen inerten Freistahl

Zu Freistrahlen eines inerten Gases (Helium in Luft) mit variablere Dichte, die bei Explosionen auftreten,  wurden Computersimulationen zur Bestimmung von Fluss- und Materialeigenschaften durchgeführt und mit Experimenten aus dem Fachbereich 3.5 „Zünddurchschlagsprozesse“ verglichen.

Statistische Behandlung des inversen Problems der Scatterometrie

Mit Hilfe von Simulationsrechnungen und Analyse von Messdaten wurde gezeigt, dass eine statistische Behandlung des inversen Problems in der Scatterometrie deutlich bessere Ergebnisse als eine konventionelle Least-Square-Methode erreicht.

Testumgebung für Messunsicherheitssoftware

Die Verbreiterung des Angebots von Softwareprodukten zur Berechnung der Messunsicherheit hat dazu herausgefordert, Validierungen solcher Software mit gleicher Methodik durchzuführen und damit die Ergebnisse grundsätzlich vergleichbar zu machen. Zu diesem Zweck ...

Hochaufgelöste MR-Bildgebung des Gehirns: Messung der kortikalen Dicke

In Zusammenarbeit mit der Charité-Universitätsmedizin Berlin wurde am 3T-Tomographen der PTB die individuelle Dicke der Großhirnrinde beim Menschen bestimmt. Ein Vergleich ...

4-Kanal-Spule für die Herzbildgebung im 7-Tesla-MRT

In Kooperation mit Kollegen vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC), der Charité und der Fa. Siemens wurde an der Berliner Ultrahochfeld-Facility BUFF eine 4-Kanal-Herz/Torso-Spule entwickelt und aufgebaut. Trotz des ...

Butler-Matrix für die 7-Tesla-MRT

Eine Butler-Matrix ist eine passive nxn-Schaltmatrix, in der ein hochfrequentes Eingangssignal in n Ausgangssignale gleicher Amplitude aber unterschiedlicher Phase aufgespalten wird. Je nach gewähltem Eingangskanal können rechts- und linkszirkular polarisierte Moden ...

Messungen zur europäische Gesundheits-Studie IMAGEN abgeschlossen

Die Erfassung der Probandendaten des 2007 gestarteten EU-Projekts zum Sucht- und Risikoverhalten von Jugendlichen IMAGEN ist beendet. MR-Daten von 2000 Probanden wurden an acht europäischen Zentren gemessen, 254 davon von der Berliner Charité-PTB-Kooperation. Dies ist die bisher größte am PTB-MR-Scanner untersuchte Probandenkohorte ...

Neuer MR-Tomograph in Betrieb genommen

Als sich im Sommer 2009 die Möglichkeit auftat, die seit längerem angestrebte Ablösung des 14 Jahre alten Bruker MR-Tomographen durch ein modernes Nachfolgegerät unerwartet kurzfristig umsetzen zu können, waren sich alle Beteiligten schnell einig, diese unverhoffte Chance trotz des außerordentlich engen Zeitfensters ergreifen zu wollen. Die Rahmenbedingungen ...

Untersuchung der E-Feld-Verteilungen beim parallelen Senden im MRT

Die Bildqualität von Ultrahochfeld-MRT-Systemen durch parallelen Einsatz mehrerer Sendekanäle zu verbessern, ist ein innovatives und dynamisches Forschungsgebiet. Um die Patientensicherheit dieser Verfahren zu gewährleisten, muss die Verteilung der absorbierten Hochfrequenzleistung (SAR) im Körper bekannt sein. Dazu wurde an der PTB ...

Tx-SENSE-Simulationen für die 7-Tesla-MRT

Tx-SENSE, d. h. räumlich selektive Anregung durch parallelen Einsatz mehrerer Sendekanäle im MRT, ist eine viel versprechende Möglichkeit, die Bildqualität von Kardio-MRT-Aufnahmen insbesondere bei hohen Feldstärken zu verbessern. Um die komplizierten Hochfrequenz-Pulse für eine Tx-SENSE-Anregung berechnen zu können, werden möglichst exakte Sensitivitätskarten für die einzelnen Elemente der verwendetet Hochfrequenzspule benötigt. Ein verbreitetes Näherungsverfahren ...

Nachweis der Wanderung von ¹⁹F-markierten dendritischen Zellen durch MR-Bildgebung

¹⁹F ist ein empfindlicher MR-Sondenkern, der im natürlichen Gewebe nahezu nicht vorkommt. Einer Kooperation von Wissenschaftlern aus dem MDC Berlin-Buch, der Berliner Ultrahochfeld-Facility, der Charité und der PTB ist es jetzt gelungen, dendritische Zellen, die eine wichtige Rolle im Immunsystem spielen, mit ¹⁹F-Nanopartikeln zu markieren und in Versuchstiere zu injizieren. Durch Überlagerung ...

Lassen sich Hirnaktivitäten durch die Kernspintomografie direkt darstellen?

Im Rahmen des Projekts „Bernstein Fokus Neurotechnologie“, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, werden die Bedingungen untersucht, unter welchen es möglich ist, Hirnströme direkt durch die Kernspintomografie sichtbar zu machen. Hierzu wurden mit einem Dipolphantom ...

MEG-Pilotuntersuchungen an Dystoniepatienten mit implantierter Tiefenhirnelektrode.

Bei Dystonie- und bei Parkinson-Patienten werden in schweren Fällen vermehrt Diagnoseansätze mittels implantierter Hirnstimulatoren verfolgt. Dabei stehen die Tiefenhirnelektroden-Anschlüsse für ca. 5 Tage extracorporal zur Verfügung. In diesem Zeitraum wurden in der PTB simultan die sog. Lokalen Feldpotentiale der Elektroden ...

Quantifizierung von magnetischen Nanopartikeln für die Krebstherapie

Das Projekt „Magnetische Nanopartikel für die Krebstherapie“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert und hat zum Ziel, in Zusammenarbeit von technischen und biomedizinischen Arbeitsgruppen die physikalischen Grundlagen neuer, auf magnetischen Nanopartikeln basierender Krebstherapien, wie z.B. „Magnetic Drug Targeting“ und Magnetische Thermoablation, aufzuklären. Bei diesen Therapien werden magnetische Nanopartikel ...

Quantitative Bestimmung der Farbstoffanreicherung für die Fluoreszenz-Mammographie

Der in der PTB seit einigen Jahren verfolgte Ansatz zur bildlichen Darstellung maligner Gewebeveränderungen mit Hilfe von fluoreszierenden Kontrastmitteln ist nun auf eine quantitative Basis gestellt worden. In dem neuartigen Verfahren werden tomographische Daten ...

Erfolgreiche klinische Studie im deutsch-polnischen Verbundprojekt zur optischen Darstellung der Perfusionsdynamik bei Schlaganfallpatienten

In dem 2007 gestarteten und vom BMBF geförderten Verbundprojekt soll die Anwendbarkeit der zeitlaufgelösten diffusen optischen Bildgebung bei der Überwachung der Hirndurchblutung über Messungen des zeitlichen Verlaufs der Kontrastmittelabsorption direkt am Krankenbett validiert werden. Bei Messungen ...

Bestimmung der Vitalität von Zellen für die regenerative Medizin

Die Vision der regenerativen Medizin ist die Heilung oder Wiederherstellung verletzter Zellen, Gewebe oder Organe. Eine zentrale Fragestellung bei der Entwicklung von geeigneten Verfahren ...

Statistisches Verfahren zur ELISA-Konzentrationsschätzung

Ein neu entwickeltes statistisches Verfahren ermöglicht eine zuverlässige Konzentrationsschätzung bei der Verwendung von Fluoreszenz Sandwich ELISAs, die unter anderem zum Nachweis von Infektionen, Hormonen oder Drogen eingesetzt werden.

Lokalisation und Quantifizierung magnetischer Nanopartikel

Ausgehend von einem Multipolansatz wurde ein Verfahren zur Lokalisation und Quantifizierung magnetischer Nanopartikel anhand von Magnetfeldmessungen entwickelt und erfolgreich an physikalischen Phantomen getestet.

Datenanalyse für MEG

Gemeinsam mit der TU Berlin (Prof. Orglmeister) wurde ein von der DFG gefördertes Projekt zur Entwicklung neuer Verfahren für die Analyse von MEG Daten erfolgreich abgeschlossen.

Neues DFG-Projekt zur Kopplung von Reaktions-Diffusions-Wellen und mechanischen Deformationen

Es wurde ein neues DFG-Projekt zur „Kopplung von Reaktions-Diffusions-Wellen und mechanischen Deformationen in elastischen anregbaren Medien“ im Rahmen des von der DFG an der TU Berlin neueingerichteten Graduiertenkollegs 1558 „Kollektive Nichtgleichgewichtsdynamik in kondensierter Materie und biologischen Systemen“ eingeworben.

Simulationen von Phasenübergängen in der kollektiven Dynamik aktiver Stäbchen

Computersimulationen eines Modells für aktive Stäbchen („self-propelled rods“) zeigen einen Übergang zu langreichweitiger nematischer Ordnung in zwei Dimensionen, der mit einer Segregation in Bereiche hoher und niedriger Dichte verbunden ist.

Erfolgreicher Abschluss des Projektes „Selbstorganisation an aktiven Grenzflächen“ im Sonderforschungsbereich 555 „Komplexe Nichtlineare Prozesse“

Im Rahmen des SFB 555 (Humboldt-Universität Berlin) wurde in der PTB ein Projekt zur Selbstorganisation an aktiven Grenzflächen mit Arbeiten zur Strukturbildung in Biomembranen sowie zur Homogenisierung heterogener Reaktions-Diffusions-Systeme abgeschlossen.

Verbundvorhaben On-Board-Metering gestartet

Im Mai 2010 wurde im Rahmen des 5. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung das Verbundvorhaben On-Board Metering (OBM) unter Beteiligung der PTB gestartet. Es soll ...

Sichere Erfassung und Verarbeitung von Taxameterdaten

Die nachprüfbare Erfassung und Verwaltung von Taxameterdaten ist eine zwingende Konsequenz aus den gesetzlichen Anforderungen an Taxameter. In der PTB ist eine Lösung ...

Prototypen kryptographisch gesicherter Kassensysteme

Mit der Fertigstellung von Prototypen wurde für das vom BMWi geförderte MNPQ-Vorhaben „Integrierte Sicherheitslösung für messwertverarbeitende Kassensysteme“ ein wesentliches Ziel erreicht. Die Kassen der am Projekt beteiligten Partner ...

Steigende Zulassungszahlen bei Spielgeräten

Im Geschäftsjahr 2009/2010 wurden 125 neue Spielgerätebauarten durch die PTB zugelassen. Damit ist erstmals die Grenze von 100 neu zugelassenen Bauarten in einem Jahr überschritten worden. Die Steigerung der Zulassungszahlen ...

Messtechnische Kontrollen für Impressionstonometer – eine Qualitätsgarantie in der Augenheilkunde

Ringvergleichsmessungen an diesen Messgeräten zwischen den  Eichämtern, privaten Anbieterfirmen und der PTB  zeigen, dass mechanische Impressionstonometer in definierten Zeitintervallen ...

Start des BMBF-Projektes „Magnetic Particle Imaging Technologie (MAPIT)“

Dieses Verbundprojekt von akademischen und Industriepartnern zielt auf die experimentelle Validierung des neuen medizinischen Bildgebungsverfahrens „Magnetic Particle Imaging“ (MPI). Mit MPI kann schnell und genau ...

Start des MNPQ-Projektes „Aufbau eines pädiatrischen EKG-Referenzsystems zur Funktionserweiterung Automatisierter Externer Defibrillatoren“

In diesem vom Bundesministerium für Wirtschaft geförderten Projekt wird die PTB in Kooperation mit der Metrax GmbH einen Datensatz von pädiatrischen EKGs zusammenstellen, mit dem die immer häufiger ...

Quantitative Verfahren für die Polymerase-Kettenreaktionen

Die Polymerase-Kettenreaktion (engl. polymerase chain reaction, PCR) ist eine verbreitete Methode zur Analyse genetischen Materials. Im Vergleich zum bloßen Nachweis von DNA (qualitative PCR) erlaubt die ...

Präzisionsvolumenmessung für die Durchflusszytometrie

Die Durchflusszytometrie erlaubt die Zählung und Differenzierung von Zellen anhand optischer und elektrischer Eigenschaften. Für die Bestimmung von Zell­konzentrationen muss das der gemessenen Zellanzahl zugeordnete Probenvolumen ...

Neues MNPQ-Projekt „Kamerabasiertes Nahfeld-Goniophotometer und Temperaturmessung im visuellen Spektralbereich“

Gemeinsam mit den PTB Arbeitsgruppen „Photometrie“ und „Hochtemperaturskala“ sowie der TechnoTeam GMBH wird im Rahmen eines in 2010 gestarteten MNPQ Projekts die kamerabasierte Nahfeld-Goniophotometrie weiterentwickelt.

Vereinfachtes Modell für die Scatterometrie zum Einsatz in der Industrie

In Kooperation mit dem Advanced Mask Technology Center (AMTC) in Dresden  wurde im Rahmen des BMBF Verbundprojekts CDuR32  mit Hilfe von Simulationsstudien die praktische Eignung eines vereinfachten Geometriemodells bei der scatterometrischen Bestimmung geometrischer Parameter zur Qualitätskontrolle von Lithograpiemasken nachgewiesen.

Traceable Multiple Sensor – Messtechnik in die Industrie transferiert

Im Rahmen eines „MNPQ-Transfer“-Projektes des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie wurde das an der PTB entwickelte „Traceable Multiple Sensor“ - Messverfahren für die hochgenaue Formmessung optischer Oberflächen zum Projektpartner TRIOPTICS GmbH transferiert und für eine kommerzielle Nutzung verfügbar gemacht.

Nachweis der MEG-Erfassung mittels atomarer Mikromagnetometer

Im National Institute of Standards and Technology / USA (NIST) wurden hochempfindliche atomare Mikromagnetometer entwickelt, die auf der Technologie miniaturisierter Atomuhren basieren. Ein solches "Chip Scale Atomic Magnetometer" ...

Vertretung in JCGM-WG1

Seit Frühjahr 2010 ist der Fachbereich „Mathematische Modellierung und Datenanalyse“ in der Arbeitsgruppe des JCGM am BIPM vertreten, die für die Erstellung von Richtlinien zur Bestimmung von Messunsicherheiten in der Metrologie verantwortlich ist.

Internationaler Workshop zur „Mathematik für die Metrologie“ (MATHMET 2010)

Gemeinsam mit dem NPL, der EURAMET „Math focus group“ und dem IMEKO TC 21 hat die PTB 2010 einen internationalen Workshop zu aktuellen mathematischen Fragestellungen in der Metrologie veranstaltet.

Expertise der PTB zu Software im gesetzlichen Messwesen beim Asia-Pacific-Meeting gefragt

Die Asia-Pacific Economic Cooperation (APEC) und das Asia-Pacific Legal Metrology Forum (APLMF) haben die PTB eingeladen, über die softwarebezogene internationalen Richtlinien der OIML und über entsprechende WELMEC Leitfäden zu referieren sowie Anleitungen für deren Anwendung bei softwaretechnischen Neuerungen in Messgeräten zu geben. Die in ...