Programm

16.00                Begrüssung: Digitalisierung an der Empa

                          Prof. Dr. Alex Dommann

16.10                Digitale Zwillinge in der Medizin: Kommt ein Avatar zum Arzt…

                          Prof. Dr. Thijs Defraeye

16.25                Seltene Metalle in der Automobilelektronik: Das Auto als Rohstoffquelle

                          Eliette Restrepo und Rolf Widmer

17.00                Führung durch die Empa-Labors

                          Urs Bünter

Digitale Zwillinge in der Medizin: Kommt ein Avatar zum Arzt …

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Bild: shutterstock

Empa-Forscher arbeiten an einem intelligenten Hautsensor, der die optimale Behandlung eines Patienten vorhersagen kann. Künftig könnte ein kompletter persönlicher Avatar unsere Gesundheit unterstützen.

Empa-Forschende entwickeln derzeit einen digitalen Zwilling der Haut, der massgeschneiderte Therapien ermöglichen soll. Ziel ist es, diesen Haut-Avatar anzeigen zu lassen, wie ein Schmerzpatient oder ein Diabetiker individuell behandelt werden muss. Dabei erlaubt der digitale Zwilling sogar eine personalisierte Prognose des Therapieverlaufs. Denn je nach Alter, Lebensstil und genetischer Ausstattung reagieren Menschen unterschiedlich auf Behandlungen.

Thijs Defraeye und sein Team von der Empa-Abteilung «Biomimetic Membranes and Textiles» in St. Gallen wollen für die Entwicklung des digitalen Zwillings gleich zwei innovative Forschungsfelder miteinander verschmelzen: die nicht-invasive Medikamentengabe über die Haut mittels Medikamentenpflastern und die Steuerung und Vorhersage des Therapieverlaufs via Modellierung in Echtzeit. Dies ist besonders elegant, da die Haut als unser grösstes Organ eine geeignete Fläche bietet, um Substanzen schmerzfrei in den Körper zu schleusen. Intelligente Fasern und Membranen verabreichen hierzu die Medikamente, während nicht-invasive Hautsensoren gleichzeitig die Vitalparameter und Hauteigenschaften des Patienten misst. Der virtuelle Doppelgänger wird so in Echtzeit mit den physiologischen Daten des realen Menschen gefüttert.

Während herkömmliche Therapiepflaster nur im Nachhinein eine Beurteilung zulassen, ob falsch dosiert wurde, erlaubt der digitale Doppelgänger aufgrund der mathematischen Modellierungen eine massgeschneiderte Freisetzungsrate aus dem Pflaster, denn das intelligente System blickt nicht rückwärts, sondern in die Zukunft.

Für die Entwicklung des «Digital Twin» im Gesundheitsbereich kann Defraeye auf erfolgreiche Forschungsergebnisse aufbauen: Im Bereich der Lebensmitteltechnologie entwickelte er bereits digitale Zwillinge verschiedener Früchte. Um die Kühlkette vom Produzenten bis zum Händler in Echtzeit kontrollieren und künftig auch steuern zu können, stellte der Forscher auch «Fruchtspione» her, also biophysikalische Zwillinge von Äpfeln, Mangos und anderen Früchten, die sich in ihren thermischen Eigenschaften exakt wie die natürlichen Vorbilder verhalten und als Sensoren wirken. Die Sensordaten nutzt der digitale Zwilling, der die Kühlung etwa im Lastwagen anpasst. Das virtuelle Obst basiert in diesem Fall auf einem dreidimensionalen CAD-Modell eines Apfels oder einer Mango in Verbindung mit entsprechenden multiphysikalischen Simulationen.

«Digital Twin»: https://www.empa.ch/web/det/novartis_drug-delivery

Empa-Abteilung «Biomimetic Membranes and Textiles»: https://www.empa.ch/web/s401/overview

Der Fruchtspion:

 

 

Seltene Metalle in der Automobilelektronik: Das Auto als Rohstoffquelle

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Neodym, Dysprosium und Terbium heissen sie, die Seltenen Erden, die in der Autoindustrie verwendet werden. Die Metalle sind aufgrund ihrer Eigenschaften begehrt – und rar. Das Team «Critical Materials and Resource Efficiency», kurz CARE, sucht daher nach Wegen, wie sich diese Rohstoffe nachhaltiger in den Stoffkreislauf zurückführen lassen. Hierbei werden wissenschaftliche Grundlagen erarbeitet, mit denen die Seltenen Erden und andere Metalle bei der Autoverwertung zurückgewonnen werden können.

Schätze aus der «urbanen Mine»

Geschlossene Stoffkreisläufe bei der Verwertung von elektrischen und elektronischen Geräten zu erzeugen, ist ein zentrales Thema, wenn man einen schonenderen Umgang mit Ressourcen anstrebt. Materialien sind heute immer mehr in Häusern, Fahrzeugen oder Geräten verbaut und nicht mehr nur als geologische Rohstoffe abbaubar. Das CARE-Team erforscht diese urbane Mine und ihren Bestand an Materialien und die künftigen Materialflüsse. Die Forscher entwickeln hierzu Computermodelle, mit denen sich die Verfügbarkeit der Ressourcen und die Möglichkeiten einer Kreislaufwirtschaft antizipieren lassen. Mit dem Projekt «EVA», kurz für Elektronik – Verwertung – Altautos, nehmen sich die Forscher und ihre Industriepartner der aktuellen und relevanten Fragestellung im Auftrag des Bundesamts für Umwelt an.

CARE: https://www.empa.ch/web/s506/care

Empa-Abteilung «Technology and Society»: https://www.empa.ch/web/empa/technology-society

Allgemein

Veranstaltungsort:

Empa

Lerchenfeldstrasse 5

9014 St.Gallen

Kosten: Die Veranstaltung ist kostenlos

Anmeldung: Keine Anmeldung nötig

Anreise: Bitte benützen Sie den öffentlichen Verkehr. Die Zahl der gebührenpflichtigen Parkplätze ist gering.