Thứ Bảy, 23 tháng 2, 2019

Otto Schmitt - Wikipedia



Otto Herbert Schmitt (19459004) (6. April 1913 - 6. Januar 1998) war ein US-amerikanischer Erfinder, Ingenieur und Biophysiker, der für seine wissenschaftlichen Beiträge zur Biophysik und für die Etablierung des Gebiets der Biomedizinischen Technik bekannt ist. Schmitt prägte auch den Begriff Biomimetik und erfand den Schmitt-Trigger, den Kathodenfolger, den Differenzverstärker und den Chopper-stabilisierten Verstärker. [1]

1972 erhielt er die John-Price-Wetherill-Medaille.




Kindheit [ edit ]


Otto Herbert Schmitt wurde am 6. April 1913 in St. Louis, Missouri, geboren. Damit ist er das dritte Kind von Otto Franz Johannes Schmitt und Clara Senninger Schmitt . Zum Zeitpunkt der Geburt von Otto Jr. hatten Otto Sr. und Clara eine elfjährige Tochter und einen zehnjährigen Jungen, Viola und Francis. Die Familie lebte in einem großen zweistöckigen Gebäude, das sowohl als Wohnsitz als auch als Geschäft diente. Otto Sr. und Clara hatten mit Claras Vater die Senninger & Schmitt Wallpaper & Painting Company gegründet. Nach seinem Tod machten sie das Geschäft weiter. Ihr Geschäftsleben durchdrang ihr persönliches Leben. In seinen Memoiren erinnert sich Ottos älterer Bruder Francis daran: „Die Betriebszeiten für das Dekorationsgeschäft im ersten Stock lagen von 6:00 Uhr nachmittags. [Schmitt] Laut Harkness: „Das Schmitt-Gebäude… war während Ottos Jugend voller Energie und harter Arbeit.“ [Harkness]


Ausbildung [ edit ]


Otto Schmitt begann seine Bildungsreise im Herbst 1918, als er einen Kindergarten an der Garfield-Grundschule eröffnet hatte, die nur fünf Blocks vom Haus seiner Familie entfernt war. Als recht begabtes Kind konnte er die Grundschule ein volles Semester früher als geplant abschließen. Dies ermöglichte es ihm, im Januar 1927 mit dem Besuch der Roosevelt High School zu beginnen. In dieser Zeit begann Schmitt wirklich, ein außergewöhnliches Talent für Erfindungen zu zeigen, insbesondere im Hinblick auf neuartige Schaltungen. Möglich wurde dies durch die Position seines älteren Bruders Francis Otto Schmitt, der kürzlich zum Assistenten für Zoologie an der nahe gelegenen Washington University ernannt wurde. Der Bau der Universität an der Universität bedeutete, dass Franziskus viel Platz für seine Laborarbeit zur Verfügung hatte, aber er „fast ohne Laborausrüstung“ war. Um diese Lücke zu füllen, suchte Francis die Hilfe seines jüngeren Bruders Otto, der „nichts“ war Kurz vor einem Wunderkind mit elektrischen Instrumenten. “[Harkness] Laut Francis konnte Otto„ sehr originelle und sehr effektive Instrumente “bauen. [Schmitt] Dies zeugt von erstaunlichen Talenten, die Otto Schmitt selbst während seiner Ausbildungszeit besaß .

Ottos Laborarbeit erregte die Aufmerksamkeit einiger Fakultätsmitglieder an der Washington University. Laut Francis war ein solcher Professor - der Chef der Physikabteilung - von Ottos Fähigkeiten überrascht und „konnte nicht verstehen, warum ein so brillanter Schüler [as Otto] noch in der High School sein sollte.“ [Harkness] Dies führte zu Ottos Frühzeit Zulassung zur Universität. Die Universität hatte lediglich vor seiner Einschreibung eine Reihe von Aufnahmeprüfungen abzulegen. Otto hatte die Unterstützung einer "illustren Sammlung von Tutoren der Fakultät der Washington University", höchstwahrscheinlich aufgrund der Labordemonstrationen seines schulischen Potenzials. Otto bestand diese Aufnahmeprüfungen natürlich auf wunderbare Weise. So begab es sich, dass Otto am 18. September 1930 die Universität Washington begann, kurz bevor er sein Abitur machte.

Während Otto zuvor ein enormes Potenzial gezeigt hatte, bestätigte seine Bachelorarbeit nur die Schlussfolgerung, dass er für eine bemerkenswerte Karriere bestimmt war. Nach Harkness war Otto "von seinem ersten Tag als Student an für ein multidisziplinäres Studium eingestellt" und zeigte "eine klare Affinität für Physik, Elektronik und Mathematik." [Harkness] Er war auch ein Forschungsdynamo; In seiner Studienzeit konnte Otto acht Publikationen produzieren. Die erste Veröffentlichung "Eine Vakuumröhrenmethode zur Temperaturkontrolle" wurde in seinem zweiten Semester seines ersten Studienjahres und 24 Tage vor seinem achtzehnten Geburtstag in Science veröffentlicht. Otto hat im Juni 1934 an der Washington University einen B.A.-Abschluss in Zoologie und Physik erworben.
Nach seinem Abschluss seines Grundstudiums wechselte er reibungslos in seine Abschlussarbeit an derselben Einrichtung. Wieder einmal hatte sein älterer Bruder einen ausgeprägten Einfluss auf seine Forschung und Ausbildung. Francis, ein Physiologe, untersuchte „die molekulare Organisation von Zellen und Geweben unter besonderer Berücksichtigung der Nervenfasern“. [Schmitt] Otto übernahm dieses Thema für seine Abschlussarbeiten. Er nutzte sein Können für die Elektrotechnik, um zu versuchen, künstliche Konstrukte zu schaffen, die die Bildung und Ausbreitung von Impulsen entlang der Nervenfasern nachahmen konnten. Dieses einzigartige Streben veranlasste Otto ungewollt, neuartige elektrische Schaltungen zu schaffen, die heute noch verwendet werden. Harkness verwendet das Beispiel des Differenzverstärkers, der eine grundlegende Komponente in Instrumenten zur Erfassung und Messung biologischer Potentiale darstellt. [Harkness] Otto hat seinen Doktortitel erworben. mit Hauptfächern in Physik und Zoologie und mit einem Nebenfach in Mathematik.



Im letzten Semester seines Studiums beantragte Otto ein Stipendium des National Research Council. Dieses Stipendium konnte ein Jahr lang ein Postdoc-Studium am University College in London finanzieren. Otto begann seine Postdoc-Arbeit im September seines Abschlussjahres. In der Zeit zwischen seinem Abschluss und seiner neuen Forschungsstelle konnte Otto mehrere Wochen in Cape Cod arbeiten, wo er im Woods Hole Marine Biological Laboratory arbeitete. Laut Harkness "wollten die Brüder gemeinsam Ottos neuen elektrischen Apparat an den ungewöhnlich großen Nervenaxonen des Tintenfischs benutzen, die im Forschungszentrum am Meer reichlich vorhanden waren." [Harkness] Dies wäre das letzte Mal, dass das Brüder konnten in einem Forschungsprojekt zusammenarbeiten.

Nach seiner Zeit in Woods Hole zogen Otto und seine Frau Viola nach London, um seine Forschungen mit Nervenimpulsen unter Professor A. V. fortzusetzen. Hill - Nobelpreisträger und Gründer der Biophysik. In dieser Zeit veröffentlichte Schmitt einen Bericht über ein neuartiges Schaltungselement, das ihm einen bleibenden Bekanntheitsgrad verschaffen würde. Otto nannte es ursprünglich den "thermionischen Auslöser". Als Beweis für die tiefgreifenden Auswirkungen, die Otto und sein Gerät auf die Elektronik hatten, wird es immer noch allgemein als "Schmitt-Auslöser" bezeichnet. Schmitt verbrachte jedoch zwei Jahre in seiner Postdoc-Position seine Stipendienfinanzierung dauerte ein Jahr; Professor Hill erkannte Ottos Talente und suchte nach zusätzlichen Finanzierungsquellen, um Otto so lange in London zu halten, wie er konnte. Schmitts nächste Gelegenheit würde ihm die USA zurückbringen.

Wieder einmal spielte Ottos älterer Bruder Francis eine wichtige Rolle in Ottos Karriere. Während Otto an seinem Stipendium in England arbeitete, versuchte Francis, seine Verbindungen an der Washington University zu nutzen, um seinen Bruder in eine Fakultätsposition zu bringen. Leider hatte es keinen Erfolg; Francis konnte jedoch Fakultätsmitglieder an der nahe gelegenen Universität von Minnesota überzeugen, Otto für ihr neues Biophysikprogramm in Betracht zu ziehen. Im Februar 1939 erhielt Otto eine offizielle Einladung an die University of Minnesota mit einer doppelten Ernennung in die Abteilungen Zoologie und Physik. Otto und seine Frau haben den Ausbruch des Zweiten Weltkriegs mit ihrer Abreise aus England im August desselben Jahres nur knapp verpasst. Otto zeigte sich mit seiner neuen Position, die sich eher auf den Unterricht als auf die Forschung konzentrierte, weniger als zufrieden. Nachdem Francis seine Unzufriedenheit mit seinem älteren Bruder enthüllt hatte, spielte er wieder eine wichtige Rolle beim Aufstieg seines jüngeren Bruders - dies wäre das letzte Mal, dass Francis für seinen jüngeren Bruder eingreifen würde. Zu dieser Zeit wurde Francis eine neue Position am MIT angeboten. Als Vorgabe wollte Francis, dass auch sein Bruder Otto eine Tenure-Track-Position erhalten sollte. MIT verpflichtet, und Otto wurde eine solche Stelle angeboten. Als die Universität von Minnesota die Nachricht erhielt, gab Otto schnell Anreize für einen Verbleib, unter anderem: „Amtszeit als außerordentlicher Professor (ohne den Rang eines Assistenzprofessors), eine 28% ige Gehaltserhöhung, eine Verdreifachung der Forschungsgelder und garantierte Unterstützung für zwei Doktoranden. “[Harkness] Otto entschied sich dafür, an der University of Minnesota zu bleiben.


Kriegsdienst [ edit ]


Otto hatte nur eine kurze Zeit, um seine Beförderung zu genießen. Kurz nach seiner Entscheidung, an der University of Minnesota zu bleiben, erhielt Schmitt ein Schreiben, in dem er über seine Ernennung zum amtlichen Ermittler des neu gegründeten National Defense Research Committee (NDRC) informiert wurde, das später als Büro für wissenschaftliche Forschung und Entwicklung umbenannt und erstattet wurde (OSRD). Die NDRC war eine föderale Organisation, deren Zweck darin bestand, die Finanzierung von streng geheimer wissenschaftlicher Forschung mit potenziellen militärischen Anwendungen sicherzustellen. Um diese Anwendungen zu verfolgen, musste Schmitt seine biophysikalischen Forschungen auf den Rückgrat stellen. Seine Arbeit ließ ihn zunächst in Minnesota bleiben, während er „die Kontrolle elektronischer Festkörper und Messungen über die Uranium Semiconductor Thermistor-Strategie“ untersuchte. [Harkness] Im Januar 1942 wurde Otto beurlaubt, um sich einer anderen Forschungsgruppe in Rhode Island anzuschließen. Ein anderer Professor an der University of Minnesota, John Tate, wurde zum Leiter der Forschungsabteilung für U-Boot-Kampf gegen U-Booten der OSRD ernannt. Seitdem die USA offiziell in den Zweiten Weltkrieg verwickelt waren, stieg die Zahl der amerikanischen Schiffe, die deutschen U-Booten zum Opfer fielen, in die Höhe. Dies führte zu einem ernsthaften Bedürfnis nach einer Möglichkeit, untergetauchte U-Boote zu lokalisieren. Ottos Kollege war mit seinen Talenten vertraut und stellte ihn für das Projekt ein. Dies war sicherlich ein kluger Schachzug im Namen seines Kollegen.

Otto hatte unmittelbaren Einfluss auf den Projektfortschritt. Harkness zitierte John Tate mit den Worten: „Innerhalb eines Monats konnten wir mit funktionierenden MAD-Prototyp-Detektorsystemen in die Luft gehen…“ [Harkness] Der Magnetic Anomaly Detector oder das MAD-System funktionierte durch die Erkennung kleiner Abnormalitäten im Erdmagnetfeld - wie z die durch große Stahl-U-Boote verursacht werden. [Patterson] Die drastisch verminderte Effektivität deutscher U-Boote während des Zweiten Weltkriegs lässt sich weitgehend auf „die Effektivität von MAD-Systemen, die in vielen amerikanischen Bomber montiert sind“ zurückführen. Diese Erfindung ist besonders beeindruckend, weil Schmitt „… zuvor gezeigt hatte Kein besonderes Interesse am terrestrischen Magnetismus. ”[Harkness] Nach der Entwicklung des MAD-Systems wurden Otto und einige seiner Kollegen nach Mineola auf Long Island verlegt, wo sie das Airborne Instruments Laboratory (AIL) gründeten. Otto wurde zum Supervising Engineering für die Special Devices Division des AIL ernannt.
Neben der Verfeinerung des MAD-Systems arbeitete Otto an der Wäscheliste der Projekte. Harkness diskutiert Ottos Arbeit während des Krieges:

„Eine vollständige Erfassung von Schmitts Arbeit in dieser Zeit ist wegen des Geheimens, das seine Bemühungen umhüllte, schwierig, aber einige Beispiele dienen dazu, das breite Spektrum seiner Ingenieursarbeit zu erfassen: Er entwickelte„ Entmagnetisierungsverfahren “, um das System zu minimieren magnetische Signatur eines Schiffes, wodurch die Erkennung durch den Feind verringert und die Bedrohung durch magnetisch aktivierte Minen verringert wurde; er entwarf einen realistischen Flugsimulator, der schließlich dazu verwendet wurde, um Hunderte von Marinefliegern zu trainieren; er entwarf Funkantennen für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge, die funktionierten, ohne einen übermäßigen aerodynamischen Widerstand zu erzeugen; und er arbeitete an Techniken, um feindliche Funksignale zu stören. “[Harkness]

Schmitt entwickelte auch ein Gerät, das elektronische Daten interpretieren und dreidimensionale visuelle Repräsentationen mit Hilfe von Kathodenstrahl-Oszilloskopen erzeugen konnte. All diese Arbeit wurde erledigt, während Schmitt mit AIL zusammenarbeitete. Während viele seiner Arbeiten zu patentierbaren Geräten führten, zeigte Otto nur ein geringes Interesse daran, seine Arbeit zu patentieren. Er gab die Patentrechte der von ihm entwickelten Geräte an die Vereinigten Staaten. Dies ist ein Tribut an Ottos Engagement für wissenschaftliche Untersuchungen. Harkness zitiert Schmitt: „Ich wollte nie Geschäftsmann sein. Ich wollte kein Geld verdienen. Ich wollte immer Ideen fördern. “19459034 Nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges blieb Schmitt bis Ende 1946 bei der AIL. Obwohl der Krieg vorbei war, ließen die Spannungen im Kalten Krieg immer noch die Entwicklung der Militärtechnologie zu.


Postwar [ edit ]


Im März 1947 konnten Otto und seine Frau schließlich an die University of Minnesota zurückkehren, und er blieb dort für den Rest seiner Karriere der Status sowohl des ordentlichen Professors als auch des emeritierten Professors. Schmitts Rückkehr in die Wissenschaft zeigt seine tiefe Hingabe an die Forschung. Harkness erzählt, dass Otto und seine Frau beim Verlassen von AIL 6.600 bzw. 3.900 Dollar pro Jahr verdienten. Nach seiner Rückkehr nach Minnesota nahm Otto sein früheres Gehalt von 4.300 US-Dollar wieder auf und seine Frau arbeitete als unbezahlter wissenschaftlicher Mitarbeiter. Otto kommentierte seine Gründe für die Rückkehr:

„Es gibt… einen Faktor…, der mich veranlasst hat, aus einer interessanten und dauerhaften technischen Position mit einem Einkommensverlust von etwa fünfzig Prozent hierher zurückzukehren. Dies ist die ständige Überzeugung, dass grundlegende biologische Phänomene in relativ einfachen physikalischen und chemischen Begriffen verstanden werden können, wenn die mühevolle Anstrengung unternommen wurde, sie mit quantitativen biophysikalischen Methoden ausreichend zu untersuchen. “[Harkness]

Nach dem Krieg setzte Otto seine Untersuchungen zur Bildung und Ausbreitung von Nervenimpulsen fort. Er suchte auch nach neuen Anwendungen für seine Erfindungen aus der Kriegszeit, insbesondere im biomedizinischen Bereich. Ein solches Beispiel ist die Anwendung seiner dreidimensionalen Oszilloskopanzeige auf Elektrokardiographen. Bei typischen EKGs wurden die durch Herzkontraktionen erzeugten elektrischen Ströme gemessen und als zweidimensionale Grafik dargestellt. Die Innovation von Schmitt ermöglichte die Darstellung einer dreidimensionalen Darstellung des elektrischen Potentials des Herzens. Diese Darstellung könnte sogar im Weltraum manipuliert werden, um eine gründlichere Analyse der Herzaktivität zu ermöglichen. Ottos natürliche Neigung zur Innovation würde zu mehr als nur neuen Erfindungen führen; Seine Bemühungen würden direkt zur Bildung von Biophysik und biomedizinischer Technik als eigenständige Bereiche führen und nicht nur als Ergebnis interdisziplinärer Studien.

Nachdem Otto von seiner Kriegsarbeit zurückgekehrt war, versammelte er eine Gruppe von Fakultätsmitgliedern, die als informelle Biophysik-Fakultät innerhalb der Graduiertenschule der Universität fungierten. Dabei ging es darum, den Studierenden einen multidisziplinären Abschluss in Biophysikalischen Studien zu ermöglichen. Dies könnte als der Beginn von Ottos Bemühungen angesehen werden, "die Entwicklung der biomedizinischen Technik zu fördern". [Geddes] Schmitt spielte in weitaus größerem Maßstab eine ähnliche Rolle, als er zur Gründung einer großen Anzahl von Fachgesellschaften beitrug, die sich auf diesen Bereich bezogen Dazu gehören die Biomedical Engineering Society, die Biophysical Society, die Association for the Development of Medical Instrumentation, der Internationale Verband für Medizin- und Biotechnik und die Internationale Union für reine und angewandte Biophysik. [Harkness] Er ist auch für die Benennung eines der größten Forschungsbereiche der biomedizinischen Technik, der Biomimetik, verantwortlich. Laut Merriam-Webster ist Biomimetik "die Untersuchung der Bildung, Struktur oder Funktion biologisch erzeugter Substanzen und Materialien (als Enzyme oder Seide) und biologischer Mechanismen und Prozesse (als Proteinsynthese oder Photosynthese), insbesondere zum Zweck der Synthese ähnlicher Produkte durch künstliche Mechanismen, die natürliche Mechanismen nachahmen. "[“biomimetic”] Der Bereich der biomedizinischen Technik verwendet diesen Ansatz immer noch für viele technische und forschungsbezogene Probleme kein Gerät. “[Harkness] Ottos Bemühungen waren zweifellos maßgeblich an der Entwicklung der biomedizinischen Technik als eigenständige Disziplin beteiligt.


Referenzen [ edit ]



  • "Biomimetic." Merriam-Webster.com. 2013. Web. 15. April 2013.

  • Geddes, Leslie A. "Persönliche Erinnerungen an Otto Schmitt. Otto wusste, wie man die Aufmerksamkeit der Menschen erlangt." IEEE Engineering In Medicine und Biology Magazine: Das vierteljährliche Magazin der Engineering In Medicine & Biology Society 23,6 (2004): 60-61. MEDLINE mit Volltext. Netz. 19. März 2013.

  • Harkness, Jon M. "In der Anerkennung ein Leben der Verbindungen: Otto Herbert Schmitt, 1913-1998." Physics In Perspective 4.4 (2002): 456. Akademische Suche abgeschlossen. Netz. 19. März 2013.

  • Patterson, Robert. "Die Beiträge von Otto H. Schmitt. Mehr als der Schmitt-Auslöser." IEEE Engineering In Medicine und Biology Magazine: Das vierteljährliche Magazin der Engineering In Medicine & Biology Society 23.6 (2004): 19. MEDLINE mit Volltext. Netz. 19. März 2013.

  • Schmitt, Francis O. Die unaufhörliche Suche. Vol. 188. Philadelphia: American Philosophilcal Society, 1990. Druck. Memoiren.

  • Valentinuzzi, Max E. "Otto Herbert Arnold Schmitt (1913-1998), ein Pionier. Überblick über seine wissenschaftliche Produktion." IEEE-Magazin für Medizin und Biologie: Das vierteljährliche Magazin für die Ingenieur- und Biologiegesellschaft 23.6 (2004): 42-46. MEDLINE mit Volltext. Netz. 19. März 2013.

Externe Links [ bearbeiten ]








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