Landessieger 2016

Arbeitswelt

Safer Surgeries - Effizienzsteigerung in der Medizintechnik durch RFID-Tracking!
5. Platz beim Bundeswettbewerb in Paderborn
Preis für eine besondere Leistung auf dem Gebiet der Technik (1.500 €)

Arbeitswelt Arbeitswelt Lukas Ruf

Albertus-Magnus-Gymnasium, Rottweil

Fabian Glaser

Schülerforschungszentrum Südwürttemberg

Christoph Moser

Technische Universität München

 

Unsere Idee ist es, die Abläufe in der Medizintechnik, vor allem für das OP-Team, technisch zu unterstützen und zu optimieren. Hierzu wird jedes chirurgische Instrument mit einem RFID-Tag versehen, damit eine eindeutige Identifizierung des Instrumentes gewährleistet werden kann.
Das von uns entworfene RFID-Lesegerät befindet sich in einem Armband, welches z.B. der Chirurg und die OP-Schwester tragen. Dieses kann genau erfassen, welcher Tag und damit welches Instrument sich in der Hand des Chirurgen oder der OP-Schwester befindet. Zudem können durch unsere Software Daten, wie zum Beispiel die Häufigkeit der Benutzung oder die Zuordnung zum Bereich der Klinik, auf dem Tag gespeichert werden. Diese Daten können mit unserem Lesegerät ausgelesen und in Echtzeit an einen Kontrollmonitor im OP und einen zentralen Rechner im Hintergrund übermittelt werden. Zusätzlich bietet sich die Möglichkeit, den Operationsablauf in einer Datenbank zu speichern und so später zu Schulungszwecken oder zur Optimierung der Beschaffung und Wartung zu nutzen. 

 

 

Biologie

DNAzyme 2.0 - Katalyse chemischer Reaktionen im DNA-Doppelstrang
2. Platz beim Bundeswettbewerb in Paderborn

 

Bio Bio BWMax Schwendemann

Biotechnologisches Gymnasium, Offenburg

 

Enzyme sind in der Natur von essentieller Bedeutung - Sie katalysieren eine Vielzahl an chemischen Reaktionen, sind somit Grundlage für jegliche Stoffwechselprozesse in Lebewesen. Weniger bekannt ist jedoch, dass erstaunlicherweise auch kurze, einzelsträngige Oligonukleotide dazu in der Lage sind, spezifische Reaktionen zu katalysieren - sogenannte DNAzyme.
Obwohl DNA lediglich aus vier verschiedenen Nukleotiden aufgebaut ist, ermöglicht die Ausbildung von speziellen Strukturen wie der G-Quadruplex die Katalyse chemischer Reaktionen. DNAzyme können nur ihre aktive, dreidimensionale Struktur einnehmen, wenn sie als Einzelstrang vorliegen. Dies macht sie allerdings instabiler und teurer in ihrer Herstellung, denn in der Natur findet man DNA für gewöhnlich nur doppelsträngig und in helikalen Strukturen vor. Ziel des Projekts ist es deshalb, DNAzyme auch im Doppelstrang aktiv zu machen, indem man deren DNA-Sequenz in Plasmide einbaut und darüber hinaus gezielt flankierende, palindromische Sequenzen einsetzt. Die komplementäre Basenpaarung der flankierenden Sequenzen führt zur Ausbildung einer Cruziformstruktur, wodurch das DNAzym in Form eines Loops als aktiver Einzelstrang vorliegt.
Diese neuartige Methode soll zunächst am „HRP mimicking DNAzyme" studiert und anschließend auf die DNAzym-katalysierte Polyanilinsynthese übertragen werden.
Dabei vereint das Projekt die Bereiche der Biologie, Chemie Pharmazie und Informatik und gibt so Aufschluss über die Weitläufigkeit des Themenfeldes.

 

 

Chemie

Gela-Tape - der biologisch abbaubare Klebefilm auf Gelatinebasis
Preis für eine Arbeit zum Thema »Nachwachsende Rohstoffe« (1.500 €)

 

Chemie Chemie BWVictoria Lohmann

Landesgymnasium für Hochbegabte, Schwäbisch Gmünd

Maximilian Reitenspies

Martin-Behaim-Gymnasium Nürnberg

Annika Merz

Deutschhaus-Gymnasium Würzburg

 

Klebefilm - ein Produkt, das täglich von Millionen von Menschen genutzt wird und in fast jedem Haushalt zu finden ist. Allerdings besteht er, wie viele Alltagsprodukte, aus Kunststoff, der jedes Jahr eine unvorstellbar große Menge an Müll produziert. Außerdem verursacht Klebefilm erhöhte Entsorgungskosten, da er vorher wieder vom Papier getrennt werden muss, damit dieses recycelt werden kann. Unser Ziel ist es deswegen, einen biologisch abbaubaren Klebefilm zu entwickeln und somit zumindest einen kleinen Teil des Müllbergs, den die Menschheit täglich produziert, zu reduzieren. So entstand Gela-Tape, der biologisch abbaubare Klebefilm auf Gelatinebasis. Im Entwicklungsprozess suchten wir dafür zunächst ein geeignetes Trägermaterial und entwickelten einen Haftklebstoff auf Gelatinebasis, den wir auf diesem auftrugen. Die Anforderungen an das fertige Produkt waren dabei eine gute Klebbarkeit von Papier, eine mögliche Befestigung an der Wand, sowie eine hohe Transparenz des Klebestreifens. Darüber hinaus sollte die Möglichkeit bestehen, mit Gela-Tape leichte, glatte Kunststoffteile aneinander zu befestigen.

 

 

Geo- und Raumwissenschaften

Bodenkundliche Zustandserhebung im Kontext des Klimawandels - am Beispiel Mannheim Vogelstang
2. Platz beim Bundeswettbewerb in Paderborn

Geo/Raum Geo/Raum Helin Dogan

Geschwister-Scholl-Gymnasium, Mannheim

 

Im Zuge des globalen Klimawandels rücken der Humus als Kohlenstoffspeicher im Boden und Potenziale zum Humusaufbau zunehmend in den Fokus. Im vorgelegten Projekt wurde eine Zustandserhebung des Humusgehalts im landwirtschaftlich genutzten Außenbereich von Mannheim-Vogelstang vorgenommen und im Zusammenhang mit Bodenart und Landnutzung analysiert.
Der regionale Klimawandel führt neben höheren Durchschnittstemperaturen auch zu einer veränderten Niederschlagsdynamik. Die Landwirtschaft ist vor die Herausforderung gestellt, Anpassungsstrategien zu entwickeln, die zunächst dem Ziel der Ertragssicherung dienen sollen. Durch vermehrte Bewässerung kann sich bei höheren Bodentemperaturen jedoch auch das Risiko eines negativen Beitrags zum Klimawandel durch Humusabbau ergeben. Im Rahmen des Projekts wurden daher mithilfe von CO2-Emissionsmessungen auch durch die Bewirtschaftungsform bedingte Unterschiede der Kohlenstoffdynamik vor Ort erhoben und analysiert. Die Ergebnisse können zu individuellen Empfehlungen für eine nachhaltige Klimaanpassung der landwirtschaftlichen Nutzung beitragen.

 

 

 

Mathe/Informatik

Custos Clavium
Preis für eine Arbeit, die in besonderer Weise den Nutzen der Informatik verdeutlicht (1.500 €)

 

MatheInfo LandeswettbewerbMatheInfo LandeswettbewerbKatharina Häußler; Annalena Pleß

Königin-Charlotte-Gymnasium, Stuttgart

 

In unserem diesjährigen Projekt haben wir eine App für Smartphones entwickelt, mit deren Hilfe man verlegte Wertgegenstände wie Schlüssel wiederfinden kann. Dazu werden Bluetooth Module an den  Wertgegenständen befestigt, die eine Verbindung mit dem Smartphone aufbauen. Bei Kontaktverlust wird man durch die App gewarnt und   die   aktuelle   Position   des   Smartphones gespeichert,   sodass   später nachvollzogen werden kann, wo der Wertgegenstand vergessen wurde. Außerdem kann man in Reichweite des Wertgegenstandes einen Ton aktivieren, um diesen so
leichter zu finden. Ziel unseres Projektes ist es also, dem Verlust von Wertgegenständen vorzubeugen beziehungsweise ihr Wiederfinden zu erleichtern. 

 

 

 

 

Physik

Urknall-Gurke
Teilnahme am China Adolescents Science & Technology Innovation Contest in China (CASTIC)



Physik Physik Hannes Hipp

Studienkolleg St.Johann Blönried

Sonja Gabriel

Störck-Gymnasium, Bad Saulgau

 

 

  Schüler wie wir bekommen im Unterricht häufig den Versuch der Essiggurke unter Wechselspannung gezeigt. Dabei beginnt die Gurke meist auf einer Seite gelbliches Licht zu emittieren, was die Lehrer uns mit einer chemischen Elekrolysereaktion erklären. Diese Erklärung findet sich auch in der Fachliteratur zu diesem Leuchtphänomen. Bisher nicht untersucht wurde die Frage, warum die Gurke trotz der anliegenden Wechselspannung nur immer auf einer bestimmten Seite zu leuchten beginnt und auch bei weiteren Versuchen die Leuchtseite nicht mehr wechselt. Offenbar kommt es beim Aufleuchten der Gurke zu einer Symmetriebrechung. Aus diesem Grund ist auch der Name „Urknall-Gurke“ entstanden, weil kurz nach Beginn des Universums die Welt aus Materie und nicht aus Antimaterie entstanden ist und bis heute besteht. In unserem Forschungsprojekt haben wir versucht, der Frage der Symmetriebrechung bei der Gurke auf den Grund zu gehen. Mit statistischen und spektralen Untersuchungen zum Leuchteffekt, Stromstärke- Widerstands- und Temperaturmessungen sowie einer Übertragung des Versuchs auf ein Modellsystem einer transparenten Lösung, die biologische Wachstumseffekte ausschließt, haben wir versucht, den Effekt zu verstehen. In der Zwischenzeit können wir ein schlüssiges Erklärungsmodell für die spontane Symmetriebrechung im Innern der Essiggurke anbieten, welches unsere Versuche gut abbildet. 

 

 

 

 

Technik

Entwicklung eines elektronischen Kamerastabilisationssystems
Preis für eine besondere Leistung auf dem Gebiet der Technik (500 €)

Technik LandeswettbewerbTechnik LandeswettbewerbJosua Janus; Max Frankenhauser

Max-Planck-Gymnasium, Lahr

 

Wer schon mal ein Video frei Hand aufgenommen hat, kennt das Problem: Die Aufnahme ist verwackelt. Dabei stören in der Praxis besonders Drehbewegungen, die im Bild viel auffälliger sind als lineare Bewegungen. Eine Lösung wäre, ein Stativ zu verwenden. Möchte man sich allerdings während der Aufnahme bewegen, benötigt man ein Stabilisationssystem, das vor allem Drehbewegungen eliminiert. Die gängigste Lösung macht sich das Prinzip der Massenträgheit zu Nutze. Die Kamera wird durch eine kardanische Aufhängung so gelagert, dass sie sich um drei Achsen frei drehen kann. Positioniert man die Kamera so, dass ihr Massenschwerpunkt auf dem Schnittpunkt der drei Achsen liegt, behält die sie ihre Lage unabhängig von jeder Bewegung bei. Allerdings funktioniert dieses Prinzip nur in der Theorie störungsfrei. In der Praxis werden häufig Motoren eingesetzt, die mithilfe eines Lagesensors mögliche Fehler ausgleichen. Unser Ziel ist es, solch ein System zu entwerfen und zu bauen.

 

 

Technik

Lazybar
2. Platz beim Bundeswettbewerb in Paderborn

Technik LandeswettbewerbTechnik BundeswettbewerbNikolai Braun; Jonas Autenrieth

Robert-Bosch-Schule-Ulm

 

Die "Lazybar" ist eine vollautomatische Barlösung, welche intelligent je nach Zutatenbelegung (Getränke) passende Mischungen (z.B. Cocktails) durch einen Kühlschrank gekühlt mit minimaler Mengentoleranz (+- 1ml auf 500ml) schnell ausgibt. Stärke und Menge dieser Mischungen sind stufenlos veränderbar, das Mischungsverhältnis am Auslauf stimmt zu jeder Zeit. Durch Sensorik wird die Stellung des Ausgangbehälters analysiert und die Maschine interagiert individuell, ein Kassensystem rundet das System ab. Dies macht die Maschine einsetzbar in vielen Gebieten, effizient, wirtschaftlich und weltweit einzigartig.

 

 

Interdisziplinär/Physik

LiteWave: Mobile Wasseranalyse
Preis für Elektronik, Energie- oder Informationstechnik (1.000 €)



Interdisziplinär Interdisziplinär BWNiklas Fauth

Karlsruher Institut für Technologie

 

Spektroskopie, insbesondere Kernemissionsspektroskopie ist meist teuer und aufwendig.Dabei sind die Anwendungen sehr vielseitig: Das Messverfahren kann beispielsweise zur Lebensmittel- und Umweltanalyse verwendet werden.Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines eigenen Kernemissionsspektrometers, das sich insbesondere für den mobilen Einsatz eignet. Das Messgerät soll als akkubetriebenes Handgerät ausgeführt werden und eine Weboberfläche zur Verfügung stellen, über die  Messergebnisse abgerufen werden können. Um die Kosten möglichst gering zu halten verwenden wir neben einem kostengünstigen Spektrometer [z.B. von Ocean optics] Standardbauteile zum Verstäuben und Erregen der Probe.So kann beispielsweise ein Piezo aus einem Luftbefeuchter zum Vernebeln und der Hochspannungsgenerator aus einem Monitor zum Verbrennen der Probe genutzt werden. Dabei ist der Aufbau nicht trivial: Die Herausforderung besteht darin,
das Spektrometer einerseits robust und empfindlich, andererseits aber auch klein  und kostengünstig zu gestalten. Um dies zu erreichen spielt auch die Software eine zentrale Rolle.Um die Messungen in Echtzeit verarbeiten und auswerten zu können wurde eine  benutzerfreundliche Webanwendung entwickelt. 

 

 

 

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