3-D-Fotografie mit Standardkameras: Start-up K-Lens GmbH entwickelt Spezialobjektiv für Foto und Film

Pressemitteilung der Universität des Saarlandes vom 08.03.2018

Bisher mussten Fotografen und Filmemacher Spezialequipment anschaffen, wenn sie den Schärfebereich noch nach der Aufnahme verändern oder ein Motiv dreidimensional wiedergeben wollten. Das Start-up K-Lens hat nun ein Spezialobjektiv entwickelt, das jede Standardkamera in eine 3-D-Kamera verwandeln kann. Was als Forschungsprojekt des Max-Planck-Instituts für Informatik und der Universität des Saarlands begann, und mit Hilfe des IT-Inkubators weiterentwickelt wurde, soll ab 2019 als kommerzielles Produkt verfügbar sein.

Bisher war das Erfassen von Tiefeninformationen nur bei Aufnahmen möglich, die mit Kamera-Arrays oder speziellen Lichtfeld-kameras gemacht wurden. Diese nehmen zusätzlich zu den zwei Bilddimensionen auch die Richtung der einfallenden Lichtstrahlen auf. Die Vorteile, wie erweiterter Tiefenschärfebereich, Anpassung von Schärfe und Unschärfe in der Nachbearbeitung, tiefenbasiertes Freistellen und 3-D-Bilder bezahlten die Fotografen und Filmemacher jedoch mit einem hohen Anschaffungspreis und einer umständlichen Arbeitsweise. Das vom Saarbrücker Start-up K-Lens entwickelte gleichnamige Spezialobjektiv, das auf einem Forschungsprojekt des Max-Planck-Instituts für Informatik und der Universität des Saarlandes basiert, ermöglicht nun jedem Fotografen, mit seiner bisherigen Ausrüstung die Vorteile der 3-D-Technik zu nutzen. „Der Vorteil unseres Objektivs ist, dass es mit den heutigen Technikstandards kompatibel ist und daher mit jeder Kamera verwendet werden kann“, erklärt Matthias Schmitz, Gründer und Geschäftsführer. Auf dem Kameramarkt gibt es bisher kein Objektiv, das mit den Möglichkeiten der K-Lens mithalten kann. Es biete nicht nur vollständige Kontrolle von Schärfe und Unschärfe, tiefenbasiertes Freistellen, Perspektivwechsel und 3-D-Aufnahmen, sondern auch vollständigen Zugang zu den Tiefenebenen der Aufnahme.

„Kein Foto muss mehr wegen Fokussierungsfehlern in den digitalen Papierkorb wandern, ein häufiges Problem, beispielsweise in der Makrofotografie. Motiv-Reihen, wie in der Produktfotografie, können schneller abfotografiert und Bildobjekte schneller freigestellt werden“, erläutert Klaus Illgner. Der promovierte Ingenieur und enthusiastische Hobby-Fotograf ist bei K-Lens für die technische Entwicklung zuständig. Neue Effekte, wie beispielsweise Schärfe und Unschärfe in der gleichen Bildebene, ließen sich ebenfalls mit der K-Lens realisieren. Die dazu notwendige Nachbearbeitungssoftware liefert das Start-up-Unternehmen mit.

Das Produkt soll eine Länge unter 20 cm und ein Gewicht von maximal 800 g haben und entspricht damit gängigen aus der Hand nutzbaren Zoomobjektiven. Kernstück ist der sogenannte „Image Multiplier“, ein Spiegelsystem, das kaleidoskopartig verschiedene Perspektiven auf das gleiche Motiv oder die gleiche Szene erzeugt, die dann simultan auf den Kamerasensor projiziert werden. Eine von K-Lens entwickelte Software generiert daraus dann das Lichtfeldbild.

Die weltweite Patentierung zum Schutz dieses Verfahrens läuft bereits. Nach erfolgter Anerkennung in den USA erwarten Matthias Schmitz und seine vier Kollegen das Patent für die weiteren Märkte noch in diesem Jahr. Nach zwei Jahren Entwicklungsarbeit im IT-Inkubator, einer Einrichtung der Universität des Saarlandes und Max Planck Innovation auf dem Saarland Informatics Campus wird das fünfköpfige Team seit Oktober 2017 durch die saarländische Wagnisfinanzierungsgesellschaft (SWG) finanziert. Doris Woll, Geschäftsführerin der SWG, freut es, dass mit der Beteiligung ein innovatives Unternehmen im Saarland entstanden ist und die Markteinführung der K-Lens-Technologie an dem Ort gefördert wird, an dem sie auch maßgeblich entwickelt wurde. „Perspektivisch werden hier neue, anspruchsvolle und attraktive Arbeitsplätze in einem innovativ-technologischen Umfeld entstehen“, so Doris Woll. „Dies ist das Ziel bei allen Investments, die von der SWG begleitet werden.“ Gleichzeitig arbeitet K-Lens in einem Forschungsprojekt mit, über das eine kommerzielle Lichtfeldkamera für die professionelle Filmindustrie realisiert werden soll. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt hat ein Projektvolumen von 2,7 Millionen Euro. „Langfristig empfänden wir eine strategische Kooperation mit einem der Marktführer wie Sony, Nikon oder Canon als interessant, um von deren Produktions-Know-How und internationalem Vertriebs- und Servicemodel zu lernen“, erklärt Matthias Schmitz. Das erste rein fotografisch ausgelegte K-Lens-Spezialobjektiv wollen die Gründer noch in diesem Jahr als Prototyp präsentieren.

Der Volljurist und Diplombetriebswirt Mathias Schmitz blickt auf 15 Jahre Berufserfahrung hauptsächlich in der Unternehmensberatung bei PricewaterhouseCoopers zurück und ist bei K-Lens für die Geschäftsfeldentwicklung zuständig. Für die technische Entwicklung ist Dr. Klaus Illgner verantwortlich. Der promovierte Ingenieur verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Bild- und Videotechnik, unter anderem durch Stationen bei Texas Instruments und Siemens sowie in der audiovisuellen Medientechnikentwicklung bei der IRT GmbH.

Externer Link: www.uni-saarland.de

Wie die Zellstruktur das Immungedächtnis orchestriert

Medienmitteilung der Universität Basel vom 08.03.2018

Bei jeder Infektion oder Impfung bilden sich Gedächtniszellen, mit denen sich der Körper an den Erreger erinnert. Diese Erkenntnis ist jahrzehntealt – doch strukturell fassen liess sich das zelluläre Immungedächtnis bisher nicht. Forschende von Universität und Universitätsspital Basel haben nun eine mikroanatomische Region in Gedächtniszellen identifiziert, die ein rasches Funktionieren in den ersten Stunden der Immunantwort ermöglicht, berichten sie in der Fachzeitschrift «Immunity».

Das Abwehrsystem des menschlichen Körpers erinnert sich an krankmachende Erreger und kann bei erneutem Kontakt viel schneller reagieren. Impfungen sind ein Paradebeispiel dafür, wie uns das Immungedächtnis vor Infektionskrankheiten schützen kann. In seiner Funktion und seiner Wirkung ist das immunologische Gedächtnis damit gut fassbar – der Mensch bleibt gesund, obwohl er dem Erreger ausgesetzt ist. Doch spezifische zelluläre Strukturen, die das Immungedächtnis ermöglichen, blieben bislang verborgen.

Forschende einer internationalen Gruppe um Prof. Dr. Christoph Hess vom Departement Biomedizin von Universität und Universitätsspital Basel haben nun eine Struktur gefunden, die das rasche Immungedächtnis bestimmter Abwehrzellen (CD8-T-Zellen) ausmacht: Diese wichtigen Gedächtniszellen verfügen über zahlreiche Verbindungen zwischen Mitochondrien – den Kraftwerken der Zelle – und dem sogenannten endoplasmatischen Retikulum, dem Ort der Eiweissproduktion.

Rasche Immunantwort

An diesen Verbindungen wird die rasche Immungedächtnis-Antwort buchstäblich «orchestriert», so die Forschenden. Die Gedächtniszellen konzentrieren hier all jene Signalübertragungs-Moleküle und Enzyme, die für eine schnelle Immunantwort des Körpers nötig sind – und sind damit bereit, wenn der Organismus erneut dem krankmachenden Erreger ausgesetzt ist. So kann der Körper rasch vor dieser Infektion geschützt werden.

«Ein präzises Verständnis der Strukturen, die das Immungedächtnis ausmachen, ist eine wichtige Grundlage dafür, die Immunantworten in Zukunft gezielt zu stärken – etwa bei Impfungen und in der Krebsbekämpfung – oder zu dämpfen, wie etwa bei Autoimmunerkrankungen. Es ist faszinierend, wie auch hier der von Louis Sullivan 1896 geschriebene Grundsatz gilt ‹Form ever follows function›», kommentiert Studienleiter Christoph Hess die Resultate.

Originalbeitrag:
Glenn R. Bantug, Marco Fischer, Jasmin Grählert, Maria L. Balmer, Gunhild Unterstab, Leyla Develioglu, Rebekah Steiner, Lianjun Zhang, Ana S.H. Costa, Patrick M. Gubser, Anne-Valérie Burgener, Ursula Sauder, Jordan Löliger, Réka Belle, Sarah Dimeloe, Jonas Lötscher, Annaïse Jauch, Mike Recher, Gideon Hönger, Michael N. Hall, Pedro Romero, Christian Frezza, and Christoph Hess
Mitochondria–Endoplasmic Reticulum contact sites function as immunometabolic hubs that orchestrate the rapid recall response of memory CD8 T cells
Immunity (2018), doi: 10.1016/j.immuni.2018.02.012

Externer Link: www.unibas.ch

Biosensoren aus Graphen einfach ausdrucken

Presseinformation (Forschung Kompakt) der Fraunhofer-Gesellschaft vom 01.03.2018

Zellbasierte Biosensoren können die Wirkung verschiedener Stoffe, wie beispielsweise Medikamente, auf den menschlichen Körper im Labor nachbilden. Je nach Messprinzip kann ihre Herstellung jedoch teuer sein. Oft wird daher auf ihren Einsatz verzichtet. Kostenfaktoren bei elektrisch messenden Sensoren sind das teure Elektrodenmaterial und eine aufwändige Fertigung. Fraunhofer-Wissenschaftler stellen Biosensoren mit Graphen-Elektroden günstig und einfach im Rolle-zu-Rolle-Druck her. Ein Anlagen-Prototyp für die Massenproduktion existiert bereits.

Zellbasierte Biosensoren messen Veränderungen in Zellkulturen über elektrische Signale. Das geschieht mittels Elektroden, die innerhalb der Petrischale oder den Näpfchen einer sogenannten Wellplatte angebracht sind. Zerstören beispielsweise hinzugegebene Viren eine durchgängige Zellschicht auf den Elektroden, verringert sich der zwischen den Elektroden gemessene elektrische Widerstand. Auf diese Weise lässt sich z. B. die Wirkung von Impfstoffen oder Medikamenten testen: Je effektiver der Wirkstoff ist, desto weniger Zellen werden von den Viren zerstört und desto geringer ist die gemessene Widerstandsänderung. Auch Toxizitätstests, z. B. an Kosmetikprodukten, können nach dem gleichen Prinzip ablaufen und in Zukunft möglicherweise Tierversuche ersetzen. Ein weiterer Vorteil: Verknüpft man Biosensoren mit einer Auswerteeinheit, können Messungen kontinuierlich und automatisiert ablaufen.

Leitfähig, biokompatibel, druckbar

Doch die Herstellung der beschriebenen Biosensoren ist teuer und aufwändig: Die Elektroden bestehen aus einem bioverträglichen und elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise Gold oder Platin. Für die Mikroelektrodenherstellung ist ein komplizierter lithografischer Prozess notwendig. Die Folge: Die Labore kaufen diese Biosensoren wegen der hohen Kosten oftmals erst gar nicht ein, die Untersuchung der Zellkulturen erfolgt weiter händisch unter dem Mikroskop. Alternativ zu Edelmetallen kann mittlerweile aber Graphen als Werkstoff für die Elektroden verwendet werden. Die Vorteile des aus Kohlenstoffen bestehenden Materials: Es ist elektrisch leitfähig, biokompatibel und lässt sich, sofern es in Form einer Tinte vorliegt, auf Oberflächen drucken.

Eine solche Graphen-Tinte haben sich Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT aus St. Ingbert im Saarland zu Nutze gemacht. Gemeinsam mit Industriepartnern haben sie in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten M-era.Net-Projekt BIOGRAPHY einen Druckprozess entwickelt, der es ermöglicht, Biosensoren aus Graphen in großer Stückzahl im kostengünstigen Rolle-zu-Rolle-Verfahren herzustellen. »Unser Anlagen-Prototyp kann ca. 400 Biosensoren pro Minute auf eine Endlosfolie drucken«, beschreibt Dr. Thomas Velten, Abteilungsleiter Biomedizinische Mikrosysteme am IBMT und Projektleiter BIOGRAPHY, das Ergebnis der Entwicklungsarbeiten. Während Druckanlage und Graphen-Tinte von Partnern stammen, haben sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am IBMT um die Gestaltung des Druckprozesses gekümmert. »Insbesondere ist es entscheidend, Parameter wie Tintenviskosität, Druckgeschwindigkeit, Rakelanpressdruck – ein Rakel streift überschüssige Tinte ab – und Näpfchentiefe des Druckzylinders so aufeinander abzustimmen, dass die gedruckten Strukturen den Sollmaßen entsprechen«, erklärt Velten. Ein interdisziplinäres Team aus Biologen und Technikern des IBMT entwickelte zudem eine Proteintinte, die nach dem Graphen direkt auf die Elektroden gedruckt wird. Velten: »Erst durch die Proteine haften die Zellen ausreichend gut auf der Elektrodenfolie.« Ein komplizierter Vorgang: Die Oberflächenenergien von Folie und Tinte sind so aufeinander abzustimmen, dass der Transfer der Tinte vom Druckzylinder zur Folie optimal erfolgt. Besonders kritisch ist das Trocknen der gedruckten Strukturen, da die Proteine weder Lösemittel noch hohe Temperaturen vertragen. Nur der richtige Mix aus Tinteninhaltsstoffen und Trocknungsmethode gewährleistet, dass die Tinte ausreichend schnell trocknet.

Nach dem erfolgreichen Bau des Prototyps stehen jetzt die Praxistests der gedruckten Biosensoren an. Projektleiter Velten: »Wir gehen davon aus, der Industrie spätestens in einem Jahr eine universelle Technologieplattform anbieten zu können.«

Externer Link: www.fraunhofer.de

technologiewerte.de – MOOCblick März 2018

Spannende Themen, herausragende Dozenten und flexible Lernmöglichkeiten tragen zum wachsenden Erfolg der Massively Open Online Courses (MOOCs) bei – offene, internetgestützte Kurse mit einer Vielzahl an Teilnehmern rund um den Globus.

Folgender Kurs – zu finden auf der MOOC-Plattform edX – sollte einen Blick wert sein:

UML Class Diagrams for Software Engineering
Monique Snoeck (KU Leuven)
Start: 12.03.2018 / Arbeitsaufwand: 12-15 Stunden

Externer Link: www.edx.org