Otto Schmitt - Otto Schmitt

Otto Herbert Schmitt (6 de Abril de 1913 - 6 de janeiro de 1998) foi um americano inventor, engenheiro e biofísico conhecido por suas contribuições científicas para biofísica e para estabelecer o campo da engenharia biomédica . Schmitt também cunhou o termo biomimética e inventou ou co-inventou o gatilho Schmitt , o amplificador diferencial e o amplificador estabilizado por chopper .

Ele foi premiado com a medalha John Price Wetherill em 1972.

Infância

Otto Herbert Schmitt nasceu em 6 de abril de 1913 em St. Louis, Missouri, tornando-se o terceiro filho de Otto Franz Johannes Schmitt e Clara Senninger Schmitt. Na época do nascimento de Otto Jr., Otto Sr. e Clara tinham uma filha de onze anos e um menino de dez, Viola e Francis. A família morava em um grande prédio de dois andares que servia tanto como residência quanto como negócio. Otto Sr. e Clara formaram a Senninger & Schmitt Wallpaper & Painting Company com o pai de Clara. Após sua morte, eles continuaram com o negócio. Suas vidas profissionais permearam suas vidas pessoais. Em suas memórias, o irmão mais velho de Otto, Francis, lembra como, “O horário de funcionamento da empresa de decoração do primeiro andar ia das 6h00 às 21h00” [Schmitt] De acordo com Harkness, “O edifício Schmitt ... estava cheio de energia e trabalho duro durante a juventude de Otto. ” [Harkness]

Educação

Otto Schmitt começou sua jornada educacional no outono de 1918, quando começou o jardim de infância na Garfield Elementary School, localizada a apenas cinco quarteirões da casa de sua família. Sendo uma criança bastante talentosa, ele conseguiu concluir o ensino fundamental um semestre antes do previsto. Isso permitiu que ele começasse a frequentar a Roosevelt High School em janeiro de 1927. Foi durante esses anos do ensino médio que Schmitt realmente começou a exibir um extraordinário talento para a invenção, particularmente no que diz respeito a novos circuitos. Isso foi possível devido à posição de seu irmão mais velho, Francis Otto Schmitt, que era um recém-nomeado professor assistente de zoologia na vizinha Universidade de Washington. A construção recente na universidade significava que Francis teria muito espaço para seu trabalho de laboratório, mas ele estava "quase completamente sem equipamento de laboratório". Para preencher esse vazio, Francis procurou a ajuda de seu irmão mais novo, Otto, que era “nada menos que um prodígio com instrumentos elétricos”. [Harkness] De acordo com Francis, Otto foi capaz de construir "uma instrumentação altamente original e muito eficaz". [Schmitt] Este é um testemunho do incrível talento possuído por Otto Schmitt, mesmo durante seus anos de formação.

O trabalho de laboratório de Otto chamou a atenção de vários membros do corpo docente da Washington University. De acordo com Francis, um desses professores - o chefe do departamento de física - ficou surpreso com as habilidades de Otto e "não conseguia entender por que um aluno tão brilhante [como Otto] ainda deveria estar no ensino médio". [Harkness] Isso levou à admissão precoce de Otto na universidade. A universidade exigia apenas que ele fizesse uma série de exames de admissão antes de se matricular. Otto contou com o apoio de “uma ilustre assembléia de tutores do corpo docente da Washington University”, muito provavelmente devido às demonstrações de laboratório de seu potencial escolar. Otto, é claro, passou nesses exames de admissão de maneira maravilhosa. Então aconteceu que Otto começou a Washington University em 18 de setembro de 1930, antes de receber o diploma do ensino médio.

Embora Otto já tivesse mostrado um enorme potencial, seu trabalho de graduação apenas serviu para reforçar a conclusão de que ele estava destinado a ter uma carreira notável. De acordo com Harkness, Otto “… foi posicionado para o estudo multidisciplinar desde seu primeiro dia como um estudante universitário”, exibindo uma “clara afinidade com física, eletrônica e matemática”. [Harkness] Ele também era um dínamo de pesquisas; em seu tempo de graduação, Otto conseguiu produzir oito publicações. A primeira publicação, “Um método de tubo de vácuo para controle de temperatura”, foi publicada na Science durante seu segundo semestre de seu primeiro ano e 24 dias antes de seu décimo oitavo aniversário. Otto recebeu seu diploma de bacharelado em Zoologia e Física pela Universidade de Washington em junho de 1934. Após se formar em seu programa de graduação, ele fez uma transição suave para seu trabalho de pós-graduação na mesma instituição. Mais uma vez, seu irmão mais velho teve uma influência marcante em sua pesquisa e educação. Francis, um fisiologista, estava estudando “a organização molecular das células e tecidos, com referência particular às fibras nervosas”. [Schmitt] Otto adotou esse tópico para sua pesquisa de pós-graduação. Ele utilizou sua habilidade em engenharia elétrica para tentar criar construções artificiais que eram capazes de imitar a formação e propagação de impulsos ao longo das fibras nervosas. Essa busca única inadvertidamente fez com que Otto criasse novas formas de circuitos elétricos que ainda são usados ​​hoje. Harkness usa o exemplo do amplificador diferencial, que é um componente básico na instrumentação usada para registrar e medir potenciais biológicos. [Harkness] Otto obteve seu Ph.D. com especialização em Física e Zoologia e com especialização em matemática.

Carreira

Durante o último semestre de sua graduação, Otto se candidatou a uma bolsa do National Research Council. Esta bolsa foi capaz de financiar um ano de estudo de pós-doutorado na University College de Londres. Otto iniciou seu pós-doutorado em setembro do ano de sua formatura. No período entre a formatura e seu novo cargo de pesquisador, Otto conseguiu passar várias semanas em Cape Cod trabalhando no Laboratório Biológico Marinho de Woods Hole. De acordo com Harkness, “os irmãos estavam ansiosos para irem juntos para usar o novo aparato elétrico de Otto nos axônios nervosos incomumente grandes da lula, que estavam disponíveis em abundância no centro de pesquisa à beira-mar”. [Harkness] Esta seria a última vez que os irmãos puderam colaborar juntos em um projeto de pesquisa.

Depois de seu tempo em Woods Hole, Otto e sua esposa Viola se mudaram para Londres para continuar sua pesquisa com os impulsos nervosos sob a orientação do Professor AV Hill - ganhador do Prêmio Nobel e fundador da biofísica. Foi nessa época que Schmitt publicou um relatório sobre um novo circuito que lhe daria um grau duradouro de fama. Otto o chamou originalmente de "gatilho termiônico". Como prova do profundo impacto que Otto e seu dispositivo tiveram na eletrônica, ele ainda é amplamente conhecido como o "gatilho Schmitt". Schmitt passou dois anos em sua posição de pós-doutorado, embora o financiamento de sua bolsa durasse um ano; O professor Hill, reconhecendo os talentos de Otto, buscou fontes adicionais de financiamento para manter Otto em Londres pelo tempo que pudesse. A próxima oportunidade de Schmitt o traria de volta aos EUA

Mais uma vez, o irmão mais velho de Otto, Francis, teria um papel vital na carreira de Otto. Enquanto Otto trabalhava em sua bolsa na Inglaterra, Francis tentou usar seus contatos na Universidade de Washington para conseguir para seu irmão um cargo de professor. Infelizmente, não adiantou; entretanto, Francis conseguiu convencer os membros do corpo docente da vizinha Universidade de Minnesota a considerar Otto para seu novo programa de biofísica. Otto recebeu um convite oficial para a Universidade de Minnesota em fevereiro de 1939, com uma nomeação dupla para os departamentos de Zoologia e Física. Otto e sua esposa perderam por pouco a eclosão da Segunda Guerra Mundial com sua partida da Inglaterra em agosto do mesmo ano. Otto se mostrou menos do que satisfeito com sua nova posição, que era fortemente voltada para o ensino, e não para a pesquisa. Depois de revelar sua insatisfação com seu irmão mais velho, Francisco voltaria a desempenhar um papel importante no avanço de seu irmão mais novo - esta seria a última vez que Francisco interviria por seu irmão mais novo. Na época, Francis estava recebendo uma oferta para um novo cargo no MIT. Como estipulação, Francis queria que seu irmão Otto também recebesse uma oferta de estabilidade. O MIT concordou, e Otto recebeu tal posição. Quando a notícia chegou à Universidade de Minnesota, eles rapidamente deram a Otto incentivos para ficar, incluindo “... mandato como professor associado (pulando o posto de professor assistente), um aumento de 28% no salário, triplicou o financiamento para pesquisa e garantia de apoio para dois estudantes de graduação." [Harkness] Otto decidiu permanecer na Universidade de Minnesota.

Trabalho em tempo de guerra

Otto teve pouco tempo para aproveitar sua promoção. Pouco depois de tomar sua decisão de permanecer na Universidade de Minnesota, Schmitt recebeu uma carta notificando-o de sua nomeação como investigador oficial do recém-formado Comitê de Pesquisa de Defesa Nacional (NDRC) - posteriormente renomeado e reembolsado como Escritório de Pesquisa e Desenvolvimento Científico (OSRD). O NDRC era uma organização federal cujo objetivo era fornecer financiamento para pesquisas científicas ultrassecretas com aplicações militares em potencial. Schmitt teve de colocar sua pesquisa biofísica em segundo plano para poder buscar tais aplicações. Seu trabalho inicialmente permitiu que ele ficasse em Minnesota enquanto investigava “controles eletrônicos de estado sólido e medições por meio da estratégia do termistor de semicondutor de urânio”. [Harkness] Em janeiro de 1942, Otto saiu de licença para se juntar a outro grupo de pesquisa em Rhode Island. Outro professor da Universidade de Minnesota, John Tate, foi nomeado chefe da divisão de pesquisa de guerra anti-submarino do OSRD. Desde que os Estados Unidos se envolveram oficialmente na Segunda Guerra Mundial, o número de navios americanos que foram vítimas de U-boats alemães disparou. Isso resultou em uma séria necessidade de encontrar uma maneira de localizar os submersos submersos. O colega de Otto conhecia seus talentos e o recrutou para o projeto. Esta foi certamente uma jogada inteligente em nome de seu colega.

Otto teve um impacto imediato no andamento do projeto. Harkness citou John Tate como dizendo: "Dentro de um mês, fomos capazes de entrar no ar trabalhando com sistemas de detecção de protótipos MAD ..." [Harkness] O Detector Magnético de Anomalia ou Sistema MAD funcionava detectando pequenas anormalidades no campo magnético da Terra - como aqueles causados ​​por grandes submarinos de aço. [Patterson] A eficácia drasticamente reduzida dos U-boats alemães durante a Segunda Guerra Mundial pode ser amplamente atribuída à "eficácia dos sistemas MAD montados em muitos bombardeiros americanos". Esta invenção é particularmente impressionante devido ao fato de que Schmitt tinha "... anteriormente mostrado nenhum interesse particular no magnetismo terrestre." [Harkness] Depois de desenvolver o sistema MAD, Otto e alguns de seus colegas foram realocados para Mineola, Long Island, onde formaram o Laboratório de Instrumentos Aerotransportados (AIL). Otto foi nomeado Engenharia de Supervisão da Divisão de Dispositivos Especiais da AIL. Além de refinar o sistema MAD, Otto trabalhou em uma longa lista de projetos. Harkness discute o trabalho de Otto durante a guerra:

“Uma contabilidade completa do trabalho de Schmitt durante este período é difícil por causa do véu de sigilo que envolvia seus esforços, mas alguns exemplos servem para capturar o amplo escopo de seus trabalhos de engenharia: ele desenvolveu técnicas de" desmagnetização "para minimizar a assinatura magnética de um navio, que reduziu a detecção pelo inimigo e diminuiu a ameaça de minas ativadas magneticamente; ele projetou um simulador de vôo realista que acabou sendo usado para treinar centenas de aviadores navais; ele desenvolveu antenas de rádio para aeronaves de alta velocidade que funcionavam sem criar resistência aerodinâmica excessiva; e ele trabalhou em técnicas para bloquear os sinais de rádio do inimigo. ” [Harkness]

Schmitt também desenvolveu um dispositivo capaz de interpretar dados eletrônicos e formar representações visuais tridimensionais usando osciloscópios de raios catódicos. Todo esse trabalho foi feito enquanto Schmitt trabalhava com AIL. Embora grande parte de seu trabalho tenha resultado em dispositivos patenteáveis, Otto mostrou muito pouco interesse em patentear seu trabalho; ele deu os direitos de patente dos dispositivos que desenvolveu aos Estados Unidos. Este é um tributo ao compromisso de Otto com a investigação científica. Harkness cita Schmitt: “Nunca quis ser um homem de negócios. Eu não queria ganhar dinheiro; Sempre quis apresentar ideias. ” [Harkness] Após o fim da Segunda Guerra Mundial, Schmitt permaneceu na AIL até o final de 1946. Mesmo com o fim da guerra, as tensões da Guerra Fria ainda deixavam a necessidade de desenvolver tecnologia militar.

Pós-guerra

Otto e sua esposa puderam finalmente retornar à Universidade de Minnesota em março de 1947, e ele permaneceria lá pelo resto de sua carreira, alcançando o status de professor titular e professor emérito. O retorno de Schmitt à academia revela sua profunda devoção à pesquisa. Harkness conta que ao deixar AIL, Otto e sua esposa estavam ganhando $ 6.600 e $ 3.900 anualmente, respectivamente. Ao voltar para Minnesota, Otto retomou seu antigo salário de $ 4.300 e sua esposa trabalhou como sua assistente de pesquisa não remunerada. Otto comentou sobre seus motivos para retornar:

“Há ... um fator ... que me fez retornar aqui de uma posição de engenheiro interessante e permanente com o sacrifício de cerca de cinquenta por cento da receita. Esta é a crença persistente de que fenômenos biológicos fundamentais podem ser entendidos em termos físicos e químicos relativamente simples, uma vez que o esforço meticuloso foi feito para estudá-los adequadamente por métodos biofísicos quantitativos. ” [Harkness]

Após a guerra, Otto continuou sua investigação sobre a formação e propagação dos impulsos nervosos. Ele também procurou por novas aplicações para suas invenções de tempo de guerra, particularmente no campo biomédico. Um exemplo são as aplicações de seu visor de osciloscópio tridimensional para eletrocardiógrafos. ECGs típicos mediam as correntes elétricas geradas pelas contrações cardíacas e as exibiam como um gráfico bidimensional. A inovação de Schmitt permitiu a representação de uma representação tridimensional do potencial elétrico do coração. Essa representação poderia até mesmo ser manipulada no espaço para permitir uma análise mais completa da atividade do coração. A tendência natural de Otto para a inovação resultaria em mais do que apenas novas invenções; seus esforços resultariam diretamente na formação da biofísica e da engenharia biomédica como campos independentes, ao invés de apenas o resultado do estudo interdisciplinar.

Depois que Otto voltou de seu trabalho durante a guerra, ele reuniu um grupo de membros do corpo docente para servir como professor informal de biofísica na escola de pós-graduação da universidade. O objetivo era permitir que os alunos obtivessem um diploma multidisciplinar em estudos biofísicos. Isso pode ser considerado o início dos esforços de Otto de “promover a criação da engenharia biomédica”. [Geddes] Schmitt desempenhou um papel semelhante em uma escala muito maior quando ajudou a fundar um grande número de sociedades profissionais relacionadas a esta área de estudo, incluindo a Biomedical Engineering Society, a Biophysical Society, a Association for the Advancement of Medical Instrumentation , a Federação Internacional de Engenharia Médica e Biológica e a União Internacional de Biofísica Pura e Aplicada. [Harkness] Ele também é responsável por nomear uma das maiores áreas de estudo dentro da engenharia biomédica, a biomimética. De acordo com Merriam-Webster, biomimética é "o estudo da formação, estrutura ou função de substâncias e materiais produzidos biologicamente (como enzimas ou seda) e mecanismos e processos biológicos (como síntese de proteínas ou fotossíntese) especialmente com o propósito de sintetizar semelhantes produtos por mecanismos artificiais que imitam os naturais. ” ["Biomimética"] O campo da engenharia biomédica ainda utiliza essa abordagem para muitos problemas de engenharia e pesquisa. Harkness postula que talvez sua maior contribuição tenha sido "o conceito de abordagem biomimética para a ciência e a engenharia - uma ideia em vez de um gadget". Os esforços de Otto foram, sem dúvida, fundamentais para o desenvolvimento da engenharia biomédica como uma disciplina independente.

Referências

• “Biomimético.” Merriam-Webster.com. 2013. Web. 15 de abril de 2013.
• Geddes, Leslie A. "Lembranças pessoais de Otto Schmitt. Otto Knew How To Get People's Attention." IEEE Engineering In Medicine And Biology Magazine: The Quarterly Magazine Of The Engineering In Medicine & Biology Society 23.6 (2004): 60-61. MEDLINE com texto completo. Rede. 19 de março de 2013.
• Harkness, Jon M. "In Appreciation A Lifetime Of Connections: Otto Herbert Schmitt, 1913-1998." Physics In Perspective 4.4 (2002): 456. Academic Search Complete. Rede. 19 de março de 2013.
• Patterson, Robert. "As contribuições de Otto H. Schmitt. Mais do que o gatilho de Schmitt." IEEE Engineering In Medicine And Biology Magazine: The Quarterly Magazine Of The Engineering In Medicine & Biology Society 23.6 (2004): 19. MEDLINE with Full Text. Rede. 19 de março de 2013.
• Schmitt, Francis O. The Never-Ceasing Search. Vol. 188. Philadelphia: American Philosophilcal Society, 1990. Print. Memórias.
• Valentinuzzi, Max E. "Otto Herbert Arnold Schmitt (1913-1998), A Pioneer. Overview Of His Scientific Production." IEEE Engineering In Medicine And Biology Magazine: The Quarterly Magazine Of The Engineering In Medicine & Biology Society 23.6 (2004): 42-46. MEDLINE com texto completo. Rede. 19 de março de 2013.

links externos

• Biomimetic Charitable Foundation
• The Bakken Library and Museum , A Lifetime of Connections: Otto Herbert Schmitt, 1913-1998
• Otto H. Schmitt Online Interpretive Center , mantido pela University of Minnesota .
• Otto H Schmitt em Find a Grave