Posthumane Menschen, Nanotechnologie, Nanopartikelgel und die Smart Hand

Das ist die spannendste Dokumentation, die ich je gesehen habe. Einfach unglaublich was heute schon alles möglich ist: Nanotechnologie

Im medizinischen Bereich wird seit rund 15 Jahren Nanoforschung betrieben. Einige Produkte sind bereits soweit entwickelt, dass sie in den Handel gehen können, andere befinden sich noch in der klinischen Testphase. Mit den alptraumhaften, futuristischen Visionen von chirurgischen Nanorobotern, die in unserem Körper operieren, wie sie in Science-Fiction-Filmen und -romanen dargestellt werden, hat die neue Technik jedoch wenig zu tun. Große Hoffnungen setzt man hingegen in neue Diagnose-Systeme, deren Präzision und einfache Anwendung eine gezieltere und genauere medizinische Untersuchung ermöglicht. Auch die Behandlung von Krebs- sowie Herz- und Gefäßerkrankungen kann über die Nanotechnologie effektiver gestaltet werden, weil ausschließlich nur kranke Zellen therapiert werden. Allerdings konfrontieren uns diese hoffnungsvollen Vorstöße in Medizin und Wissenschaft mit neuen Situationen und werfen neue Fragen auf. Die Nanodimension ist der Schlüssel zum Ursprung biologischer Funktionen. Hier agieren zu können, bringt radikal neue Möglichkeiten mit sich, beispielsweise abgestorbene oder beschädigte Gewebe zur Neubildung anzuregen. Es gibt auch Behauptungen, die Nanotechnologie könne sogar neue, “leistungsfähigere” Menschen schaffen: Cyborgs mit direkt an das Nervensystem gekoppelten elektronischen Implantaten. Doch das ist wohl noch Fantasie.

Smart Hand: Roboterhand mit Gefühl (mit Video)

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2. Unterteilung der Graphen

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2.1 Unterteilung der einfachen Graphen

2.1.1 Einfache, schlichte Graphen

Das sind Graphen ohne Schlingen (Kante von einem Knoten zu sich selbst) und ohne Mehrfachkanten.

X1 = ({a, b, c, d}, {[a, b], [a, c], [a, d], [b, c], [b, d], [c, d]})
Ist ein ungerichteter Graph, welcher mit unterschiedlichen Darstellungsmöglichkeiten gezeichnet werden kann.

X2 = (V2, E2)
V2 = {A, B, C, D}
E2 = {[A, B], [A, C], [A, D], [B, C], [B, D], [C, D]}
Ist ebenfalls ein ungerichteter Graph, welcher mit denselben Darstellungsmöglichkeiten gezeichnet werden kann, nur die Knotenbezeichnung ist anders. Struktur (Beziehung zwischen den Komponenten) ist gleich. Daher können unterschiedliche Graphen eine gleiche Abblidungen haben.

2.1.2 Ungerichteter Graph

X(V,E); jeder Kante entspricht ein ungeordnetes Paar von Knoten, das in eckige Klammern gesetzt wird; e ∈ E(X) und x,y ∈ V(X); e ⇒ [x,y]; x y

Def: Graph X = (V,E)
V…(endl.) Menge von Knoten
E…(endl.) Menge von Kanten
[x,y]… ungerichtete Kante zwischen x und y

2.1.3 Gerichteter Graph

jeder Kante entspricht ein geordnetes Paar von Knoten, das in spitze Kalammern gesetzt wird:e ∈ ⟨x,y⟩ x ⇒ y; ⟨y,x⟩ x ⇐ y;

2.1.4 Gemischte Graphen

es treten geordnete und ungeordnete Paare auf.

2.1.5 Plättbarer Graph

z.B. einschichtige Platine

plättbare Graphen lassen sich als Strecken darstellen z.B.:

V(x)= {} E(x)= {}

x = ({a,b,c,d},{[a,b],[a,c],[a,d],[b,c],[d,b]}

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adjazent (anliegend) bedeutet: zwei Knoten (Kanten) sind benachbart!

(nur innerhalb desselben Typs, also Kante-Kante oder Knoten-Knoten)

inzident bedeutet: Knoten ist Bestandteil der Kante! (bei unterschiedlichen Typen)

Vergleich: Kohäsion und Adhäsion

Bei gerichteten Graphen spricht man auch von Nachfolger; bei ungerichteten Graphen von Nachbar.

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1. Definition, Anwendungen, Darstellung

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1.1 Definition eines Graph

Def.: Ein Graph G ist ein Paar (V,E) zweier endlicher Mengen – Menge 1 ist V (G), die Menge der Knoten (-punkte) und Menge 2 ist E(G), die Menge der Kanten, wobei jedem Element der Menge E(G) ein (un-) geordnetes Paar aus V(G) zugeordnet ist.

1.1.1 Zur Entstehung

Die Graphentheorie ist übrigens der Mathematik zugehörig und bedient sich der Notation der Mengenlehre.

Die Wurzel der Graphentheorie liegt in der Untersuchung topischer Probleme, die sich durch eine Anzahl von Ecken (Punkten) und Kanten (Verbindungen) zwischen ihnen geschreiben lassen. Beispiel ist das Königsberger Brückenproblem (siehe unter Euler’sche Linie).

1.2 Anwendung

Mit Graphen können Strukturen, Hirachien, Abläufe und dergleichen dargestellt und untersucht werden.

Z.B.: alle möglichen Netze (Verkehrs-, Telefonnetz…), Baumstruktur, Flußdiagramm, Organigramme, Netzpläne für Programmabläufe, Datenstrukturen, endl. Automaten, Organisationsformen Netzwerke…
Besonders in der Informatik lassen sich durch Graphen viele Probleme beschreiben und über Graphenalgorithmen lösen.

Die endlichen Graphen der Graphentheorie können wie folgt dargestellt werden:

  • Straßennetz: Kreuzungen = Knoten und Straßen = Kanten
  • Schaltnetze: Schalter bzw. Gatter = Knoten und Leitung = Kante
  • Computernetwerk: Computer = Knoten und Verbindungskabel = Kante…

Ein Funktionsgraph aus der Mathematik hat hingegen unendlich viele Knoten:

Siehe auch GEDV: formale Sprachen; Syntax Homomorphismus; endlicher Automaten

1.3 Darstellung von Graphen

X= (V,E)

V steht für Vertex = Knoten

E für Edge = Kante

V und E sind Mengen mit endlich vielen Elementen;

  • Aufzählung der Elemente V={1,2,3}
  • Beschreibung
  • graphische Darstellung (nur bei kleinen Graphen möglich)

1.4 Speicherung von Graphen

2 Methoden zur Speicherung von Graphen: Adjazenzmatrix-Darstellung und Adjazenzlisten-Darstellung.
Ein Knoten v heißt adjazent zu einem Knoten w, wenn eine Kante von v nach w führt.

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54) * Das Elektrokardiogramm (EKG)


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1. Grundlagen

Bei der Ausbreitung und Rückbildung der Erregung des Herzens (Myokard) entsteht ein elektrisches Feld, das bis an die Körperoberfläche ausgreift. Die Größe und Richtung dieses Feldes spiegeln sich in der Veränderung von Potentialdifferenzen wider, die zwischen zwei Stellen an der Körperoberfläche gemessen werden können. Durch ihre zeitabhängige Aufzeichnung kommt es zu dem EKG.

Da es sich um sehr geringe Spannungen handelt müssen diese verstärkt werden (z.B. mittels Darlington Schaltung). Auftretende Glöeichspannungen werden über eine CW-Koppelung abgeleitet; Es erfolgt normalerweise eine Eichung aut 1 mV = 1 cm. Für die Papiergeschwindigkeit sind 25 mm oder 50 mm/s üblich.

Ein AP (normalerweise vom SK ausgehend) erreicht über das Erregungsleitungs-System die Purkinjefasern, welche die Erregung auf das Myokard übertragen. Im Myokard wird die Erregung dann über gap junctions weitergeleitet. An der einzelnen Herzmuskelfaser sind bei der Depolarisation wie bei der Repolarisation Ionenströme feststellbar ( Na+-Einstrom, Ca++-Einstrom, K+-Ausstrom), welche die Faser zum Dipol werden lassen. Die einzelnen Dipolvektoren zusammen ergeben den Summen- oder Integralvektor (IV).

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53) *Bestimmung der elektrischen Herzachse


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1. Definitition

Eine elektrische Ladung baut um sich herum ein …Feld auf, welches in jedem Punkt durch eine bestimmte Feldstärke (Kraft pro Ladung [Volt/Meter])und ein bestimmtes Potential (Arbeit pro Ladung, die aufgewendet werden muß um eine Ladung vom Potential 0 zu dem jeweiligen Punkt im Feld zu verschieben [Volt]). Ein solches elektrisches Feld kann durch Feldlinien und Äquipotentiallinien dargestellt (Graphik x) werden.

In Graphik x habe ich über die Feld- und Äquipotentiallinien eines (Herz-) Dipolsdas Dreieck gelegt, welches sich aus den Extremitätenableitungen nach Einthoven ergibt. Die Ableitung an den distalen Extremitäten ist möglich, weil sich das elektrische Feld durch den ganzen Körper ausbreitet. Abgeleitet wird übrigens ein Summen- oder Integrationsvektor, der sich aus der integrierten Summe der Felder der Dipole (Herzmuskelfasern die erregt werden) ergibt.

Wenn man die Spannung zwischen RA und LA abgreift wird man in unserem Beispiel 1…Volt [(xV) – nach +] ablesen können. Behalten wir die Polung bei, d.h. setzen wir im Uhrzeigersinn, die Meßelektrode die an der Stelle RA war an LA und jene von LA an LF, so können wir eine Spannung von 2 xV (0 nach +) feststellen. Setzen wir das Verfahren in gleicher Art und Weise im Uhrzeigersinn fort, so werden wir – wie in Graphik x ersichtlich – zwischen LF und RA eine Spannung von -3 xV (+ nach -) feststellen. Alle drei Ableitungen zusammen ergeben 0 (Kirchhoff). Addieren wir die Spannungen der I. und III. Ableitung, so erhalten wir als Ergebnis die Spannung der II. Ableitung, aber mit umgekehrten Vorzeichen. Daher werden bei der Extremitätenableitung nach Einthoven die Meßelektroden bei der II. Ableitung gegen den Urzeigersinn angelegt (also einfach umgedreht). Es ergibt sich dann, daß die Summe der I. und III. Ableitung, der II Ableitung entspricht. Genauso entspricht natürlich die II. Ableitung minus der I. der III. Im Beispiel ist auch ersichtlich, daß die gößte Spannung abgegriffen werden kann, wenn die Ableitungsrichtung mit der dipolrichtung identisch ist, und daß die Spannung am kleinsten bzw. 0 ist, wenn die Ableitungsrichtung im rechten Winkel zur Dipolrichtung liegt.

Die elektrische Herzachse ist nun dort zu suchen, wo eine große Herzmuskelfasermasse parallel liegt – bzw. dort wo die Hauptrichtung des Integralvektors des QRS-Komplexes liegt. Die elektrische Herzachse entspricht normalerweise bei normaler Erregungsausbreitung in etwa der anatomischen Herzachse.

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53) *Bestimmung der elektrischen Herzachse weiterlesen

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