Die besten Patente 29.04.2014, 13:50 Uhr

Die Nominierten für den Europäischen Erfinderpreis 2014 stehen fest

Der Airbag-Fahrradhelm für Modebewusste, ein Genlabor als USB-Stick, luftreinigende Fassadenfarben, ein Bakterienkillerverfahren: Mit diesen Innovationen haben es Forscher in den Kreis der Nominierten für den  Europäischen Erfinderpreis 2014 geschafft. Wer alles zur ausgewählten Tüfftlerriege zählt und mit welchen Projekten wurde jetzt bekannt gegeben. Die endgültige Entscheidung fällt am 17. Juni

Als Schal getarnt: Der Airbag-Fahrradhelm der beiden Erfinderinnen Terese Alstin (li.) und Anna Haupt wird wie eine Krause um den Hals getragen. Nur im Ernstfall öffnet er sich selbstständig und umschließt den Kopf des Radlers.

Als Schal getarnt: Der Airbag-Fahrradhelm der beiden Erfinderinnen Terese Alstin (li.) und Anna Haupt wird wie eine Krause um den Hals getragen. Nur im Ernstfall öffnet er sich selbstständig und umschließt den Kopf des Radlers.

Foto: Europäisches Patentamt

Seit 2006 vergibt das Europäische Patentamt (EPA) den Europäischen Erfinderpreis. Auch in diesem Jahr decken die Nominierten ein breites Spektrum an Innovationen aus verschiedenen Forschungs- und Industriebranchen ab. Das EPA teilt sie in vier Hauptkategorien ein: Industrie, kleine und mittelständische Unternehmen, Forschung sowie Lebenswerk. In jeder Kategorie sind drei besonders profilierte Teilnehmer für die endgültige Entscheidung am 17. Juni 2014 ausgewählt. 

Kategorie Industrie

Nominiert in der Kategorie Industrie sind unter anderem Pioniere des mobilen Breitbandinternets Long Term Evolution (LTE). Sie stammen aus Schweden, Österreich und Deutschland: Stefan Parkvall, Erik Dahlman, Muhammad Kazmi, Robert Baldemair und Team haben viele der durch LTE genutzten technischen Lösungen entwickelt. Mehr als 230 Patente im Mobilfunkbereich gehen auf ihr Konto. Sie haben beispielsweise die Verfahren zur störungsarmen Modulation eines Funksignals verbessert. In Deutschland nutzt LTE mittlerweile Frequenzbereiche um 800 MHz, 1800 MHz und 2600MHz, die zuvor teilweise in der analogen Rundfunkübertragung in Gebrauch waren. Kern des Daten-Standards für Mobilgeräte ist die flexible Übertragungstechnik, die für den Nutzer höhere Bandbreiten und kürzere Übertragungszeiten ermöglicht. Der schnelle Mobilfunkstandard wird seit 2010 in Deutschland für die private Nutzung ausgebaut. Inzwischen hat die Netzabdeckung ein akzeptables Niveau erreicht.

Die LTE-Spezialisten Stefan Parkvall und Muhammad Kazmi.

Die LTE-Spezialisten Stefan Parkvall und Muhammad Kazmi.

Foto: Europäisches Patentamt

Ebenfalls in der Kategorie Industrie tritt ein italienisches Team mit ganz anderen Ideen an: Funktionelle Baumaterialien mit Wirkung auf das Stadtklima. An verkehrsintensiven Straßen sind Abgase ein ständiges Problem. Gegensteuern wollen Luigi Cessar und sein Team mit einem speziellen Putz und innovativen Fassadenfarben.

Der Italiener Luigi Cessar entwickelt Fassaden, die die Luft reinigen.

Der Italiener Luigi Cessar entwickelt Fassaden, die die Luft reinigen.

Foto: Europäisches Patentamt

Auf Titandioxid basierende, katalytische Beimischungen reinigen bei Sonneneinstrahlung die Luft. Nützlicher Zusatzeffekt: Die Gebäude werden widerstandsfähiger gegen Schmutz.

Die dritten Wettbewerber in der Kategorie Industrie bieten eine medizinische Perspektive zur Tuberkulose-Bekämpfung. Jahr für Jahr fallen der Infektionskrankheit mehr als eine Million Menschen rund um den Globus zum Opfer. Die medikamentöse Behandlung dauert selbst im günstigsten Fall mehrere Monate. Wie auch bei anderen bakteriell hervorgerufenen Krankheiten steht dem Heilerfolg zudem oft ein gravierendes Hindernis im Weg: Multiresistente Erreger. Sie sind – etwa durch genetische Mutation – unempfindlich gegenüber traditionellen Medikamentenkombinationen.

Das belgisch-französisches Forscherduo Koen Andries und Jerome Guillemont hat diesen Schwierigkeiten bei der Therapie den Kampf angesagt.

An der Bekämpfung der Tuberkulose arbeitet der belgische Forscher Koen Andries.

An der Bekämpfung der Tuberkulose arbeitet der belgische Forscher Koen Andries.

Foto: Europäisches Patentamt

Der Einsatz eines neuen Verfahrens soll selbst hochresistente Bakterien im Körper schneller als bisher ausschalten können. Angewandter Trick: Der biochemische Prozess des Energietransports in den Bakterien-Zellen wird gestört. 

Kategorie kleine und mittelständische Unternehmen

In der Kategorie kleine und mittelständische Unternehmen tritt das schwedische Start-up Hövding an. Sein Produkt ist ein Kopfschutz auch für modebewusste Zweiradfahrer: Erst bei einem Unfall wird er überhaupt sichtbar. Und er schützt den Träger besser als übliche Fahrradhelme – versprechen die beiden Erfinderinnen Terese Alstin und Anna Haupt. Hövding setzt auf Airbag-Technologie statt auf Plastikschale und Hartschaum. Wie eine Krause um den Hals getragen, soll sich der Airbag-Helm im Ernstfall erst in letzter Sekunde selbstständig öffnen und den Kopf des Radfahrers schützend umschließen. Die Idee kam den beiden Schwedinnen im Jahr 2005 noch während ihres Studiums. Inzwischen beschäftigen sie 15 Mitarbeiter in ihrem kleinen Unternehmen mit Sitz in Malmö.

Auch die dänischen Chemiker Peter Holme Jensen, Danielle Keller und Claus Hélix-Nielsen treten in der Kategorie kleine und mittelständische Unternehmen an. Sowohl für technische als auch für humanitäre Anwendungen ist die Bereitstellung von sauberem Wasser eine große Herausforderung. Für große Teile der Weltbevölkerung gehört Trinkwasser nicht zu den selbstverständlich verfügbaren Gütern. In Industrienationen suchen bestimmte Branchen – etwa die Halbleiterfertigung oder die pharmazeutische Industrie – Zugang zu chemisch hochreinem Wasser für den Produktionsprozess. Bisherige Verfahren zur Abscheidung von unerwünschten Inhaltsstoffen waren meist teuer und energieintensiv.

Eine Alternative bietet die Nutzung sogenannter Aquaporine – spezialisierte Proteine, die in Organismen den Wasseraustausch der Zellen regulieren. Die Erfinder haben mit ihrer Hilfe eine Membran entwickelt, die Wasseraufbereitung im großen Stil ermöglicht – ohne chemische Hilfsmittel oder energieintensive Verfahren.

Der dänische Chemiker Peter Holme Jensen.

Der dänische Chemiker Peter Holme Jensen.

Foto: Europäisches Patentamt

Aus der ersten Patentmeldung 2005 entstand eine eigene Firma. Das Wissen über die Eigenschaften von Aquaporinen ist noch relativ jung – erst 2003 erhielten zwei US-amerikanische Wissenschaftler den Nobelpreis für Chemie für ihre Erforschung. 

Ebenfalls in der Kategorie kleine und mittelständische Unternehmen nominiert sind die spanischen Erfinder Carles Puente, Carmen Borja, Jaume Anguera, Jordi Soler Castany und Edouard Rozan. Ihre Innovation ist sprichwörtlich greifbar: Den meisten von uns sind die klobigen Mobiltelefone der 1990er Jahre mit ihren hervorstehenden Antennen noch im Gedächtnis. Im Zeitalter von Smartphones gehören sie heute der Vergangenheit an. Neben der Miniaturisierung mikroelektronischer Komponenten und Energiespeicher war dafür eine technische Innovation besonders ausschlaggebend: Die Entwicklung kompakterer Antennen.

Die iberischen Forscher haben sich auf diesem Feld besonders verdient gemacht. Sie haben die sogenannten Fraktalantennen weiterentwickelt. Durch die Kombination selbstähnlicher geometrischer Strukturen sind mit ihnen bereits auf kleinstem Raum große Empfangs- und Sendeleistungen möglich: Moderne Mobilfunkantennen sind oft nur wenige Millimeter groß.

Der spanische Erfinder Carles Puente.

Der spanische Erfinder Carles Puente.

Foto: Europäisches Patentamt

Zugleich sind sie – im Gegensatz zu herkömmlichen Stabantennen – auch in der Lage, mehrere Frequenzbänder zu bedienen. Für Multimediaanwendungen auf dem Handy sind sie damit lebensnotwendig: Bluetooth, WLAN, GSM und GPS können gleichzeitig und bei geringem Stromverbrauch genutzt werden. 

Kategorie Forschung

In der Kategorie Forschung tritt der britische Medizintechniker Christofer Toumazou mit einem innovativen Schnelltest an. Das Versprechen: In wenigen Minuten wichtige Informationen über den Gesundheitszustand eines Patienten gewinnen. Üblich sind bisher zum Beispiel schon Tests zu Stoffwechselstörungen oder auch Infektionskrankheiten. Der britische Forscher – tätig am Imperial College in London – geht einen Schritt weiter: Er hat einen elektronischen Schnelltest zur Genanalyse entwickelt und 2012 auf den Markt gebracht.

Der britische Medizintechniker Christofer Toumazou.

Der britische Medizintechniker Christofer Toumazou.

Foto: Europäisches Patentamt

Mit einer einfachen Speichelprobe kann der Mikrochip seiner Firma DNA Electronics binnen weniger Minuten Gendispositionen aufspüren. Anschließend können die Ergebnisse an einem PC ausgelesen werden: Das komplette Gen-Labor als USB-Stick. Die grundsätzliche Funktionsweise: Der Chip kann chemische Nebenprodukte der körpereigenen Erbgut-Bildung detektieren und erlaubt so Rückschlüsse auf den genetischen Code des Patienten.

Auch ein deutscher Biochemiker und Molekularbiologe erreicht als Forscher die Vorauswahl: Thomas Tuschl gelang in seiner Arbeit, was zuvor nicht möglich war: Durch Einschleusung künstlicher RNA-Stücke einzelne Gene in Zellen zu deaktivieren. Vor etwas mehr als 60 Jahren wurde die Struktur der DNA als Doppelhelix öffentlich bekannt. Seitdem sind die Bausteine des Lebens kein Geheimnis mehr und in Forschung und Medizin ständig präsent.

Biochemiker und Molekularbiologe Thomas Tuschl.

Biochemiker und Molekularbiologe Thomas Tuschl.

Foto: Europäisches Patentamt

Eine Urhoffnung der medizinischen Genforschung blieb bis vor wenigen Jahren jedoch unerfüllt: Die Möglichkeit, fehlerhafte Stellen im Erbgut gezielt auszuschalten um damit genetisch vererbte Krankheiten zu bekämpfen. Leiden wie Hämophilie – die sogenannte Bluterkrankheit – oder Krebs können darum bis heute nicht zuverlässig an der „genetischen Wurzel“ gepackt und therapiert werden. Das vor einigen Jahren entdeckte Verfahren der „RNA-Interferenz“ verspricht erstmals Abhilfe. Tuschl forscht an seiner Anwendbarkeit. 

Die dritte Nominiertengruppe in der Kategorie Forschung besteht aus den Franzosen Philippe Cinquin, Serge Cosnier, Chantal Gondran und Fabien Giroud. Ihr Arbeitsbereich: Herzschrittmacher. Mehrere Zehntausend Menschen in Deutschland sind in ihrem Alltag auf die kleinen Implantate angewiesen. Die Geräte sind als medizinische Hilfsmittel seit Jahren unverzichtbar und werden entsprechend ständig weiterentwickelt. Ihr größter Schwachpunkt bisher: Die begrenzte Batterielaufzeit. Nach sechs bis zehn Jahren ist die Stromquelle des Taktgebers erschöpft und er muss in einer Operation ausgetauscht werden. Der Wunsch diese Eingriffe überflüssig zu machen ist so alt wie die Technik selbst. In den 1970er Jahren kamen kurzzeitig sogar nuklearbetriebene Geräte am Patienten zum Einsatz.

Obwohl heute die Lebensdauer von Schrittmacher-Batterien hoch und die Operation relativ gefahrlos ist, bleibt das Ziel: Ein energieautarkes Implantat soll dem Patienten lebenslang erhalten bleiben. Die Nominierten perfektionierten dazu 2010 ein schon bestehendes Konzept – sogenannte Glucose BioFuel Cells (GBFCs). Sie konnten im Praxistest erstmals die für ein Implantat benötigte Energie direkt aus der körpereigenen Glukose gewinnen. 

Forschen an Herzschrittmachern: Philippe Cinquin (r.) und Serge Cosnier.

Forschen an Herzschrittmachern: Philippe Cinquin (r.) und Serge Cosnier.

Foto: Europäisches Patentamt

Kategorie Lebenswerk

Für ihren maßgeblichen Anteil an der Entwicklung sogenannter Cochlea-Implantate ist das Forscherehepaar Ingeborg und Erwin Hochmair in der Kategorie Lebenswerk nominiert. Seit den 1980er Jahren kommen die Implantate dort zum Einsatz, wo einfache Hörgeräte keine Wirkung mehr zeigen. Im Gegensatz zu schallverstärkenden Geräten im Außenohr, stimulieren sie über elektrische Signale und Elektroden direkt den Hörnerv. Die beiden Österreicher gehören zu den Pionieren der Hörprothese und treiben ihre Entwicklung seit den 1970er Jahren maßgeblich voran. Im Jahr 1977 kam unter ihrer Federführung erstmals ein Cochlea-Implantat zum Einsatz, das mehrkanalige Übertragung ermöglichte. In späteren Jahren waren Träger durch technische Weiterentwicklung der Vorrichtungen auch in der Lage, Sprache zu verstehen. Heute leben alleine in Deutschland rund 30.000 Hörgeschädigte mit diesem medizinischen Hilfsmittel. (hier Bild Hochmair: epo_ingeborg-und-erwin_hochmair1.jpg)

Das Forscherehepaar Ingeborg und Erwin Hochmair.

Das Forscherehepaar Ingeborg und Erwin Hochmair.

Foto: Europäisches Patentamt

Auch mit seinem Lebenswerk in der Vorauswahl: Der Erfinder und Unternehmer Artur Fischer. Seine Karriere begann in den 1930er Jahren mit einer Schlosser-Ausbildung im badischen Stuttgart und nahm in der Nachkriegszeit Fahrt auf. Fischer, heute 94 Jahre alt, ist Hand- und Heimwerkern seit spätestens 1958 ein Begriff – der Geburtsstunde des von ihm ersonnenen Spreizdübels aus Kunststoff.

Der Erfinder des Fischer-Dübels: Artur Fischer.

Der Erfinder des Fischer-Dübels: Artur Fischer.

Foto: Europäisches Patentamt

Dabei beschränkte sich seine Innovationsleistung über die Jahre keineswegs auf den „Fischer-Dübel“: In den letzten Jahren widmete er sich unter anderem der Weiterentwicklung des von ihm mitbegründeten Konstruktionsspielzeugs „fischertechnik“. Die 1948 gegründete Unternehmensgruppe fischer, ist heute ein Industrieunternehmen mit ähnlich vielen Tätigkeitsbereichen wie ihr Gründer. Neben der Bautechnik und der Spielwarenproduktion ist man auch Autozulieferer und Unternehmensberatung. 

Für die medizinische Praxis wird die bildliche Digitalisierung des menschlichen Körpers immer wichtiger. Zur Planung und Durchführung von Operationen ist seine Visualisierung heute medizinischer Standard. Der Pole Wieslaw Nowinski wird für seine Leistung auf dem Gebiet in der Kategorie Lebenswerk nominiert. Ein Organ faszinierte ihn durch seine Komplexität besonders: Das menschliche Hirn. Der heute in Singapur tätige Nowinski förderte seit Jahrzehnten das Verständnis unseres Denkzentrums durch seine Arbeit. Ergebnis: Unter seiner Federführung sind zahllose Gehirnatlanten mit zwei- und dreidimensionalen Darstellungen entstanden.

Der in Singapur forschende polnische Wissenschaftler Wieslaw Nowinski.

Der in Singapur forschende polnische Wissenschaftler Wieslaw Nowinski.

Foto: Europäisches Patentamt

Ihr Detailreichtum soll sie auch für interessierte Laien, besonders aber für behandelnde Experten interessant machen. Anatomische Darstellungen sind in ihnen ebenso enthalten wie Abbildungen des Gefäßsystems oder des Blutkreislaufs. Für den medizinischen Einsatz bieten sie schon heute konkrete Unterstützung – etwa in der verbesserten Behandlung von Parkinson durch Anwendung elektrischer Impulse im Gehirn.

Von Michael Clormann

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