Aribert Deckers ist immer für eine Überraschung gut. Der traut sich was.
https://twitter.com/aribertdeckers/status/1605981484732383232[*quote*]
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Aribert Deckers @aribertdeckers
https://laborjournal.de/epaper/LJ_22_11.pdfPages 60/61:
"ein Mikrofon für Freqenzen bei 0 Hertz"
Bisher unerreichbar in der Medizin. Aber jetzt...
Ein Mikrofon für 0 Hertz. Wer kann das schon? Außer mir natürlich... 😎 Quote Tweet
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Stiftung Werner-von-Siemens-Ring @SiemensRing
Dec 22, 2022
Dank der Forschung von Stefan Hell werden biomedizinische Analysen möglich, die man vorher für unerreichbar gehalten hat.
Mehr zur Forschungsleistung des Trägers des 41. Werner-von-Siemens-Rings finden Sie hier:
http://bit.ly/3F2xHutFoto von Prof. Dr. Dr. Stefan W. Hell auf petrolfarbenem Grund mit Zitat: "Mit etwas Glück und viel Ausdauer hat man als Naturwissenschaftler die Chance, etwas Neues zu entdecken, das, wenn man es richtig anwendet, am Ende allen Menschen zugute kommt."
https://pbs.twimg.com/media/FklLWltXwAM--SY?format=jpg&name=small6:39 PM · Dec 22, 2022
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23 Views
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In seinem neuen Blog "Folia lib. ... Freiheitliche Blätter" ist die Beschreibung. Sogar zweisprachig.
http://www.journalist.is/folia/index.php?topic=10.msg30#new[*quote*]
Folia lib. ... Freiheitliche BlätterIch habe eine Idee: ein Mikrofon für Freqenzen bei 0 HertzStarted by AribertDeckers, February 22, 2023, 07:45:37 PM
AribertDeckers
Ich habe eine Idee: ein Mikrofon für Freqenzen bei 0 HertzFebruary 22, 2023, 07:45:37 PM
Eine leicht geänderte Fassung dieses Texts wurde im "Laborjournal" gedruckt.
Online:
https://www.laborjournal.de/rubric/tricks/tricks/trick244.php16.9.2022
Ich habe eine IdeeAber was nützen alle Ideen, wenn Niemand davon weiß, und wenn man nicht die Möglichkeit hat, das Gerät zu bauen, von dem man träumt?
Deswegen erzähle ich hier meine Idee. Wenn Jemand dieses Gerät baut, würde ich mich freuen. Ich will auch keine Patentgebühr. Mit der Veröffentlichung ist das Ding nicht mehr patentierbar. Mir geht es ausschließlich um die Sache, nicht um Geld. Weil es ein echter Meilenstein in der Medizin ist.
Meine Idee: ein Mikrofon für Freqenzen bei 0 Hertz.Richtig gelesen: NULL Hertz. Wofür? Für die Aufzeichnung von Geräuschen im menschlichen Körper. Für andere Zwecke ist das Gerät natürlich auch brauchbar.
Mikrofone für die Medizin gibt es viele, vom einfachen Stethoskop bis zum runden Puck, der 8 Sekunden lang die Herztöne aufzeichnet und speichert. Aber bei null Hertz versagen sie alle. Der Grund liegt in der Umsetzung von Schall in elektrische Energie (die dann in der nachfolgenden Elektronik verstärkt wird). Grundsätzlich gibt es bisher zwei Arten von Mikrofonen. Die einen lassen eine Membran eine Spule in einem Magnetfeld bewegen und erzeugen auf diese Weise in der Spule einen Strom. Die anderen benutzen Kondensatorfolien, bei denen die Bewegung auf die Folien übertragen wird und das eine Spannungsänderung bewirkt. Beide Verfahren funktionieren immer schlechter, je näher es an null Hertz geht. Warum? Weil die Energieübertragung immer schwächer wird. Bei 0 Hertz gibt es keine Bewegung, also gar keine Energieübertragung. Die Frequenz hat eine direkte Wirkung auf die in das Mikrofon wirkende Energie.
Aber man kann ja auch an der mechanischen Übertragung arbeiten. Eine der Fallen bei den bisher verwendeten Mikrofonen ist der Aberglaube der Ärzte, das Hörvermögen des Menschen ginge herunter auf 20 Hertz. Darunter würde man nichts mehr hören. Und diese Ärzte verweisen auf die "Hörkurve". Dabei machen sie einen Fehler, der so grotesk ist, daß ich ihn viele Jahre lang nicht bemerkte.
Der Fehler: Die "Hörkurve" gilt ausschließlich für Schall, der von außen auf den Körper kommt. Aber was ich untersuchen will, sind die Geräusche, die der Körper selbst erzeugt. Zum Beispiel das Brummen der Muskeln. Das ist unter anderem bei 11 Hertz zu finden. Das heißt, daß die Muskeln vibrieren. Um diese Vibration durch Schall von außen zu erzeugen, bräuchte man einen sehr hohen Schalldruck. Bewegen sich die Muskeln aber von selbst, ist die Energie der Bewegung IM KÖRPER. Sie kommt nicht von außen, sie ist innen drin. Alles sehr einfache Physik, aber Ärzte verstehen die nicht...
Wie kann man diese niedrigen Frequenzen aufnehmen? Übliche Mikrofone benutzen eine Membran in einer kleinen Dose, die von außen auf den Körper gedrückt wird. Die vom Körper durch die Haut abgegebenen Schallwellen kommen zuerst von innen durch die Haut und werden von dort durch die Luft übertragen auf die tiefer in der Dose aufgehängte Membran, die dann ihrerseits eine Spule oder einen Kondensator bewegt.
Diese Übertragung hat mehrere Schwachstellen. Auf die Spule bzw. den Kondensator habe ich bereits hingewiesen. Aber schon die Übertragung durch die Haut hindurch bewirkt eine erhebliche Dämpfung.
Meine Lösung: die Übertragung erfolgt nicht über die Haut, sondern über das Gebiß. Genauer gesagt über den Oberkiefer. Hier ist die beste Übertragungsmöglichkeit durch Körperleitung über die Wirbelsäule auf die Zähne, wobei die Zähne nicht weich sind, wie die Haut, sondern die Schwingungen gut übertragen. Man muß also nur an einem Zahn eine Plastikklammer befestigen, die am anderen Ende auf den Schwingungssensor wirkt.
Damit ist das Problem der schlechten Energieübertragung bei den tiefen Frequenzen aber nicht beseitigt.
Durch einen Zufall habe ich von einer Entwicklung bei Festplatten erfahren. Dort hat man vor einigen Jahren einen sagenhaften Sprung der Speicherdichte erreichen können. Wie? Indem man nicht mehr kleine Spulen benutzt zur Erkennung der durch die Rotation der Scheibe am Lesekopf vorbeifliegenden Magnetfelder, sondern einen Sensor aus einem Material, dessen Widerstand durch das Magnetfeld sehr stark geändert wird: magneto-resistive Bauteile. Ist der Magnet weiter weg, ist das Feld schwach, ist er näher dran, ist das Feld stärker. Eine ganz direkte Abhängigkeit: Jede Änderung des Magnetfelds bewirkt eine Änderung des Widerstands. Ohne die Abhängigkeit von der Frequenz. Das Material kann statisch arbeiten, bei 0 Hertz!
Wie baut man damit ein Mikrofon?
Meine Lösung: Am Gebiß wird ein Plastikteil festgeklemmt, das die Vibration auf einen winzigen Magneten überträgt: Der Magnet wird durch das Plastikteil bewegt und verursacht damit die Änderung des Widerstandes im Sensor. Man braucht nichts weiter als eine Elektronik, die eine am Widerstand abfallende Spannung mit einem A/D-Wandler mißt und digital speichert. Dieser elektronische Teil ist von der Vibration völlig unabhängig, hat seine eigene Stromversorgung und kann mit Standard-Bauteilen gebaut werden. Und der magneto-resistive Sensor? Dank Festplatten und anderer Industrie-Elektronik werden diese Sensoren in MILLIARDEN Stück hergestellt. Das einzige, was man noch tun muß: die Teile mechanisch brauchbar zusammenzufügen.
Die Sensoren werden als "AMR", "GMR" und "TMR" bezeichnet. Suchen Sie nach diesen Begriffen und Sie werden staunen, was alles bereits mit diesen Dingern gebaut wird. Vom Endschalter bis zum Seismometer (auch ein Mikrofon, aber ein extrem grobes) reicht eine riesige Palette. Aber leider noch kein Mikrofon für den Bereich bei 0 Hertz in der Medizin.
Wohlan, ich hoffe, ich habe Ihren Ehrgeiz geweckt.
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AribertDeckers
I have an idea: a microphone for frequencies at 0 Hertz#1
February 22, 2023, 07:57:29 PM
A slightly modified version of this text was printed in the "Laborjournal".
Online at
https://www.laborjournal.de/rubric/tricks/tricks/trick244.phpI have an ideaBut what good are all ideas if no one knows about them, and if you don't have the possibility to build the device you dream of?
That is why I'm sharing my idea here. If someone builds this device, I will be happy. I don't want a patent fee either. With the publication the thing is no longer patentable. I am only interested in the matter, not in money. Because it's a real milestone in medicine.
My idea: a microphone for frequencies at 0 Hertz.
Read correctly: ZERO Hertz. For what? For recording sounds in the human body. Of course, the device can be used for other purposes as well.
There are many microphones for medicine, from the simple stethoscope to the round puck that records and stores 8 seconds of heart noise. But at zero Hertz, they all fail. The reason is the conversion of sound into electrical energy (which then is amplified in following electronic circuits). Basically, there are two types of microphones so far. One makes a diaphragm move a coil in a magnetic field, and this way generates a current in the coil. The other uses capacitor foils, where the movement is transferred to the foils and this causes a voltage change. Both methods work worse and worse the closer it gets to zero Hertz. Why so? Because the energy transfer gets weaker and weaker. At 0 Hertz, there is no motion, so no energy transfer at all. The frequency has a direct effect on the energy acting into the microphone.
But you can work on the mechanical transmission. One of the pitfalls of the microphones used up to now is the superstition of doctors that the hearing ability of humans only goes down to 20 Hertz. Below that, one would no longer hear anything. And these doctors refer to the "hearing curve". In doing so, they make a mistake that is so grotesque that I did not realize it for many years.
The mistake: The "hearing curve" applies exclusively to acoustic sound waves coming through the air from outside the body. But what I want to study is noise which the body produces itself. For example, the hum of the muscles. This can be found, among other things, at 11 Hertz. Muscles vibrate with this frequency. To produce this vibration by acoustic sound waves from outside, you would need a very high acoustic sound pressure. But if the muscles move by themselves, the energy of the movement is IN THE BODY. It does not come from outside, it is inside. All very simple physics, but doctors don't understand it....
How to record these low frequencies? Common microphones use a diaphragm in a small can which is pressed onto the body from the outside. The sound waves emitted by the body first pass through the skin from the inside, and from there are transmitted through the air to the diaphragm placed deeper in the can, and the diaphragm in turn moves a coil or capacitor.
This transmission has several weak spots. I pointed out the coil or the capacitor. But already the transmission through the skin causes a considerable attenuation.
My solution: the transmission is not done through the skin, but through the dentition. More precisely: via the upper jaw. Here the best possibility of transmission is by body conduction through the spine to the teeth. The teeth are not soft, as is the skin, but transmit vibration well. So, it is only necessary to attach a plastic clamp to one tooth, and the clamp's other end acts on a vibration sensor.
But this does not eliminate the problem of poor energy transmission at the low frequencies.
By chance, I learned about a development in computer hard disks. There, some years ago a phenomenal leap in storage density was achieved. How? By no longer using small coils to detect the magnetic fields flying past the read head whilst the rotation of the disk, but by using a sensor made of a material whose resistance is very strongly changed by the magnetic field: magneto-resistive material. If the magnet is further away, the field is weak; if it is closer, the field is stronger. A very direct dependence: every change of the magnetic field causes a change of the resistance. Without any dependence on frequency. The material even can work statically, at 0 Hertz!
How to build a microphone with this?
My solution: A piece of plastic is clamped to a tooth, and transmits the vibration to a tiny magnet: The magnet is moved by the plastic part and this way causes the change of the resistance in the sensor. Nothing more is needed but some simple electronic circuit, which measures the voltage drop across the resistor with an A/D converter and stores the value digitally. This electronic part is completely independent of the vibration, has its own power supply, and can be built with standard components. And the magneto-resistive sensor? Thanks to computer hard disks and other industrial electronics, these sensors are produced in BILLIONS of pieces. The only thing left to do: put the parts together in a mechanically useful way.
The sensors are referred to as "AMR", "GMR" and "TMR". Do a search for these terms and you'll be amazed by what's already being built with these parts. From limit switches to seismometers (being microphones too, but extremely crude ones), there is a huge range. But unfortunately still no microphone for the range at 0 Hertz in medicine.
Well, I hope I aroused your ambition.
[*/quote*]
Er hat bestimmt nichts dagegen, daß wir ihn zitieren. Sag ich mal so.
