TY - THES A1 - Achtsnicht, Stefan T1 - Multiplex-Magnetdetektion von superparamagnetischen Beads zur Identifizierung von Trinkwasserkontaminationen N2 - Die qualitative und quantitative Detektion von Zielsubstanzen innerhalb einer wässrigen Probe ist für viele Fragestellungen von Interesse, etwa bei der Detektion von Kontaminationen in Trinkwasser in Krisensituationen. Hierbei ist es nicht nur wichtig, dass Pathogene möglichst sensitiv detektiert werden können, sondern auch, dass die Analyse schnell erfolgt, um Betroffenen im Katastrophenfall zügig sicheres Trinkwasser zu Verfügung stellen zu können. Da bei einem solchen Szenario nicht von einer in der Nähe befindlichen funktionierenden Laborinfrastruktur ausgegangen werden kann, ist es wichtig, dass die Messung direkt vor Ort erfolgen kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine derartige Schnellanalytik mithilfe von superparamagnetischen Beads (MBs) und der magnetischen Frequenzmischtechnik möglich ist. Dabei werden die MBs mit Hilfe von primären Antikörpern an die Zielsubstanz gebunden und mit sekundären Antikörpern an die Poren-Oberfläche eines Polyethylen-Filters fixiert (Sandwich-Immunoassay). So kann die Quantifizierung der Zielsubstanz auf eine magnetische Messung der immobilisierten MB-Marker zurückgeführt werden. Die magnetische Frequenzmischtechnik basiert auf der Anregung der Probe mit Magnetfeldern zweier verschiedener Frequenzen. Die durch die nichtlineare Magnetisierungsform der superparamagnetischen MBs entstehenden Mischfrequenzen werden typischerweise mithilfe einer zweistufigen Lock-in-Detektion analysiert (analoge Demodulation), die in einem Magnetreader als Handheldgerät realisiert wurde. Zusätzlich zu dieser Technik wurde das Prinzip der direkten Digitalisierung des gesamten Antwortsignals mit anschließender Fourier-Analyse der erzeugten Mischfrequenzen experimentell umgesetzt, um die Amplituden und Phasen mehrerer Mischfrequenzen simultan zu erfassen. Eine Möglichkeit zur Sensitivitätssteigerung ist die magnetische Aufkonzentration, indem vor der magnetischen Analyse eine Separation der MBs aus einem größeren Probenvolumen mittels magnetischem Feldgradienten durchgeführt wird. Zur Charakterisierung verschiedener kommerzieller MBs hinsichtlich ihrer magnetischen Separierbarkeit wurde ein Aufbau zur Messung ihrer magnetophoretischen Beweglichkeiten realisiert und ihre Geschwindigkeiten im Gradientenfeld mikroskopisch gemessen.Da eine Probe oftmals nicht nur auf eine einzige Zielsubstanz, sondern simultan auf mehrere verschiedene Pathogene hin untersucht werden soll, wurden verschiedene Ansätze entwickelt und getestet, die einen solchen multiparametrischen magnetischen Immunoassay ermöglichen. Einerseits wurde eine räumliche Separation der Bindungsbereiche für verschiedene Zielsubstanzen realisiert, die sequentiell ausgewertet werden können. Andererseits wurde die Unterscheidung von verschiedenen Zielsubstanzen anhand der Charakteristika der an sie gebundenen, verschieden funktionalisierten MB-Typen untersucht. Für eine solche Unterscheidung wurde zum einen die Anregefrequenz der magnetischen Frequenzmischtechnik während einer Messung variiert. Damit konnte gezeigt werden, dass sich verschiedene MB-Sorten anhand der Phase ihrer Frequenzmischsignale voneinander unterscheiden lassen. Weiterhin wurde gezeigt, dass sich der Signalverlauf einer binären Mischung zweier verschiedener MB-Typen als gradueller Übergang der Verläufe der beiden reinen MB-Lösungen ergibt. Eine weitere Analysemethode für einen multiparametrischen Immunoassay besteht darin, ein zusätzliches einstellbares statisches magnetisches Offsetfeld zu verwenden. Hierfür wurden mehrere Aufbauten auf Basis von Permanent- und Elektromagneten simuliert, konstruiert und charakterisiert. Mithilfe von Simulationen konnte gezeigt werden, dass eine auf diesem Verfahren beruhende Unterscheidung für MBs mit unterschiedlichen magnetischen Partikelmomenten möglich ist. Als direkte Anwendung des hier entwickelten Magnetreaders in Zusammenspiel mit der digitalen Demodulation wurde ein magnetischer Assay gegen die B-Untereinheit des Choleratoxins in Trinkwasser mit einem niedrigen Detektionslimit von 0,2 ng/ml demonstriert. N2 - The qualitative and quantitative detection of target substances in an aqueous sample is of interest for many questions, for example in the detection of contaminations in drinking water in crisis situations. It is not only important that pathogens can be detected with highest possible sensitivity, but also that the analysis is carried out quickly so that safe drinking water can be provided in the event of a disaster. During such a scenario one cannot rely on a functioning laboratory infrastructure nearby. Therefore it is important that the measurement can be carried out directly on site. Within the scope of this work, it was investigated whether such a quick analysis can be performed using superparamagnetic beads (MBs) and the magnetic frequency mixing technique. The MBs are bound to the target substance with the aid of primary antibodies and fixed to the pore surfaces of a polyethylene filter with secondary antibodies (sandwich immunoassay). The quantification of the target substance can thus be traced back to a magnetic measurement of the immobilized MB markers. The magnetic frequency mixing technique is based on the excitation of the sample with magnetic fields of two different frequencies. The mixing frequencies generated due to the non-linear shape of the magnetization of the superparamagnetic MBs are typically analyzed using a two-stage Lock-in detection (analog demodulation), which was implemented in a magnetic reader as a handheld device. In addition to this technique, the principle of direct digitization of the entire response signal with subsequent Fourier analysis of the generated mixing frequencies was experimentally implemented in order to simultaneously record the amplitudes and phases of several mixing frequencies. One possibility for increasing the sensitivity is magnetic concentration. In that case, the MBs are separated from a larger sample volume by means of a magnetic field gradient before the magnetic analysis. To characterize various commercial MBs with regard to their magnetic separability, a setup for measuring their magnetophoretic mobility was implemented and their velocities in the gradient field were measured with an optical microscope.Often, a sample has to be examined not only for a single target substance, but for several different pathogens simultaneously. Various approaches have been developed and tested which enable such a multiparametric magnetic immunoassay. On the one hand, a spatial separation of the binding areas for different target substances was realized, which can be evaluated sequentially. On the other hand, a distinction among different target substances based on the magnetic characteristics of their attached different MB types was examined. For this discrimination, the excitation frequency of the magnetic frequency mixing technology was varied during measurement. It is shown that different MB types can be distinguished from one another based on the phase of their frequency mixing signals. The signal curve of a binary mixture of two different MB types is obtained as a gradual transition of the curves of the two pure MB solutions. Another method of analysis for a multiparametric immunoassay is based on an additional adjustable static magnetic offset field. For this purpose, several setups based on permanent magnets and electromagnets were simulated, designed and characterized. The simulations show that a distinction based on this method is possible for MBs with different magnetic particle moments. As a direct application of the developed magnetic reader in conjunction with digital demodulation, a magnetic assay against the B subunit of cholera toxin in drinking water was demonstrated, and a low detection limit of 0.2 ng/ml was achieved. KW - Choleratoxin B KW - Trinkwassersicherheit KW - cholera toxin B KW - drinking water safety KW - magnetic frequency mixing technique Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.18154/RWTH-2020-12052 N1 - Dissertation, RWTH Aachen University, 2020 ER - TY - RPRT A1 - Artmann, Gerhard T1 - HPBioforce: Integrierte und automatisierte Screening Plattform eines 96-Well-Hochdurchsatz-Testsystems zur funktionellen Kraftmessung an einige um dicken Zell- und Gewebeschichten für die Arzneimittelforschung : gemeinsamer Abschlussbericht der FH Aachen, Hitec Zang GmbH, IKFE Mainz, IKFE Berlin und der Dr. Gerhard Schmidt GmbH zum InnoNet-Projekt ... ; Programm "Förderung von innovativen Netzwerken" (InnoNet) des Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) ; Laufzeit: 01.05.2007 bis 31.12.2010 Y1 - 2011 U6 - http://dx.doi.org/10.2314/GBV:68757076X N1 - Förderkennzeichen BMWi 16IN0536. - Verbund-Nr. 01056220 PB - Technische Informationsbibliothek u. Universitätsbibliothek CY - Aachen [u.a.] ER - TY - RPRT A1 - Artmann, Gerhard T1 - FhprofUnd EasyBioforce Abschlussbericht : Miniaturisierte, integrierte und automatisierte Screening Plattform eines 36-Well-Hochdurchsatz-Testsystems zur funktionellen Kraftmessung an Zell- und Gewebeschichten für die Arzneimittelforschung : Laufzeit des Vorhabens: 01.03.2007 - 31.12.2010 Y1 - 2011 U6 - http://dx.doi.org/10.2314/GBV:782964621 N1 - Förderkennzeichen BMBF 1760X07 PB - Technische Informationsbibliothek u. Universitätsbibliothek CY - Aachen ER - TY - RPRT A1 - Artmann, Gerhard T1 - Escherichia Coli Infektion und Zellschädigung - Wie perfekt wirken Antibiotika? : Abschlussbericht zum Projekt 1703701 Y1 - 2004 U6 - http://dx.doi.org/10.2314/GBV:482527137 PB - Technische Informationsbibliothek u. Universitätsbibliothek CY - Jülich ER - TY - RPRT A1 - Artmann, Gerhard T1 - Plant mutant scanner : Hochdurchsatzscanner zur Charakterisierung von Pflanzenmutanten. Abschlussbericht ; FHprofUnd ; PhytoScan ; Laufzeit des Vorhabens: 01.07.2008 - 30.06.2011 Y1 - 2011 U6 - http://dx.doi.org/10.2314/GBV:747569150 N1 - Förderkennzeichen BMBF 1736X08 PB - Technische Informationsbibliothek u. Universitätsbibliothek CY - Aachen ER - TY - RPRT A1 - Artmann, Gerhard A1 - Bäumler, H. T1 - Pharmamikrocontainer mit designgesteuerter Permeabilität als Transporter für ausgewählte Pharmaka. Ein Gemeinschaftsprojekt im Forschungsschwerpunkt "Celluar Engineering" [Laufzeit: 01.09.2000 - 28.02.2002] Y1 - 2002 PB - FH Aachen CY - Jülich ER - TY - RPRT A1 - Ayar, A. A1 - Fielenbach, C. A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Holfeld, T. A1 - Lockemann, S. A1 - Severin, C. A1 - Thulfaut, Christian A1 - Hillemacher, B. T1 - Druckkohlenstaubverbrennung von rheinischer Braunkohle : Abschlussbericht T1 - Pressure combustion of rhenish brown coal : final report N2 - Im Rahmen des Forschungsschwerpunkts 3 wurde experimentell und theoretisch die NO{sub x}-Bildung und -Reduktion bei der Druckkohlenstaubverbrennung untersucht. Der zuvor beschriebene Einfluss der Kohlemahlung auf die Flamme konnte auch anhand der NO{sub x}-Messungen an der DKSF-Anlage Aachen bestaetigt werden. Waehrend mit Braunkohle im Staubfeuerungsbetrieb noch keine eindeutige Druckabhaengigkeit nachgewiesen werden konnte, haben vom Lehrstuhl durchgefuehrte NO{sub x}-Messungen an der DKSF-Anlage Dorsten im Schmelzkammerfeuerungsbetrieb mit der Steinkohle Spitzbergen zwischen 9 und 13 bar ein Absinken der Stickoxidkonzentrationen mit steigendem Druck ergeben. Fuer die rheinische Braunkohle soll dieser Druckeinfluss in den naechsten Versuchsfahrten ausfuehrlicher untersucht werden. Es wurde anhand von numerischen Simulationen zu einer Braunkohleflamme der 6. Versuchsfahrt ein Vergleich zwischen der NO{sub x}-Modellierung im Standard-FLUENT-Code und in dem mit User Defined Subroutines der international flame research foundation (IFRF), Ijmuiden, erweiterten FLUENT-Code vorgenommen. Es zeigte sich, dass bei der Modellierung der Stickoxidbildung die unterschiedlich vorhergesagten Flammentemperaturen eine entscheidende Rolle spielen. Eine genauere Analyse der NO{sub x}-Modelle im Vergleich zu Messergebnissen ist bei einer Schmelzkammerfeuerung mit einer stabilen Flamme vorzunehmen. Es wurden zusaetzlich Messungen zur Untersuchung der Kinetik homogener Gasphasenreaktionen in Rauchgasen an einem Stahlreaktor durchgefuehrt. Dabei wurde sowohl der thermisch bedingte als auch der durch zudosierte Additive katalysierte Abbau nitroser Komponenten betrachtet. Vergleichend wurden mit einem am Lehrstuhl entwickelten Programm die Kinetik beschrieben. Hierbei wird mit einer Sensitivitaetsanalyse eine Reduzierung der detaillierten Darstellung der Reaktionskinetik erreicht, die es erlaubt, mit einem CFD-Code wie FLUENT zwei- und dreidimensionale Rechnungen zum Abbau verschiedener Rauchgaskomponenten durchzufuehren. Die Uebereinstimmung zwischen ein- und zweidimensionalen Rechnungen und den Messungen ist gut. N2 - NOx formation and reduction in the coal combustion process was investigated both experimentally and theoretically. The influence of coal grain size described in earlier publications was proved by the measurements at the DKSF test facility at Aachen. While no pressure dependence was established so far for lignite, measurements on Spitzbergen coal at 9 - 13 bar showed a decrease in NOx concentrations with increasing pressure. This effect will be investigated for Rhenish brown coal in further experiments. Modelling by the standard FLUENT code and by the user defined subroutines of the FLUENT code developed by the International Flame Research Foundation (IFRF), Ijmuiden, showed that the different predictions of flame temperatures have a decisive role in the modelling of NOx formation. A more accurate analysis of the NOx models as compared to ther measurements will be carried out in a melting chamber furnace with a stable flame. Additionally, measurements were carried out for investigating the kinetics of homogeneous gaseous phase reactions in flue gases, i.e. the thermal and additive-catalysed degradation of nitrous components was investigated. The kinetics of the process was also described by a code developed at Aachen University. On the base of a sensitivity analysis, a reduction of the detailed modelling of the reaction kinetics is achieved which permits 2D and 3D calculations on the decomposition of different flue gas components using a CFD code like FLUENT. The 1D and 2D calculations and the measurements were found to be in good agreement. Y1 - 2003 N1 - Druckkohlenstaubverbrennung von rheinischer Braunkohle Förderkennzeichen: 0327072 Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben ausführende Stelle: Lehrstuhl fur Wärmeübertragung und Klimatechnik der RWTH Aachen Professor Dr.-Ing. U. Renz ER - TY - CHAP A1 - Balaskas, Georgios A1 - Hoffmeister, Benno A1 - Butenweg, Christoph A1 - Pilz, Marco A1 - Bauer, Anna ED - Papadrakakis, Manolis ED - Fragiadakis, Michalis T1 - Earthquake early warning and response system based on intelligent seismic and monitoring sensors embedded in a communication platform and coupled with BIM models T2 - 8th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering N2 - This paper describes the concept of an innovative, interdisciplinary, user-oriented earthquake warning and rapid response system coupled with a structural health monitoring system (SHM), capable to detect structural damages in real time. The novel system is based on interconnected decentralized seismic and structural health monitoring sensors. It is developed and will be exemplarily applied on critical infrastructures in Lower Rhine Region, in particular on a road bridge and within a chemical industrial facility. A communication network is responsible to exchange information between sensors and forward warnings and status reports about infrastructures’health condition to the concerned recipients (e.g., facility operators, local authorities). Safety measures such as emergency shutdowns are activated to mitigate structural damages and damage propagation. Local monitoring systems of the infrastructures are integrated in BIM models. The visualization of sensor data and the graphic representation of the detected damages provide spatial content to sensors data and serve as a useful and effective tool for the decision-making processes after an earthquake in the region under consideration. KW - early warning and response system KW - interconnected sensor systems KW - seismic structural damage detection via SHM KW - integration SHM in BIM Y1 - 2021 SN - 978-618-85072-5-8 U6 - http://dx.doi.org/10.7712/120121.8539.18855 SN - 2623-3347 N1 - COMPDYN 2021 28-30 June 2021, Streamed from Athens, Greece SP - 987 EP - 998 PB - National Technical University of Athens CY - Athen ER - TY - JOUR A1 - Barnat, Miriam A1 - Kenneweg, Anne Cornelia A1 - Salden, Peter A1 - Schramm, Christin A1 - Schumann, Marlen T1 - Das ‚Junge Forum‘ als Format der Nachwuchsförderung. Ein Beitrag zu Professionalisierung, Netzwerkbildung und kooperativem Lernen JF - Lern- und Bildungsprozesse gestalten. Junges Forum Medien und Hochschulentwicklung (JFMH13) N2 - Im Mai 2012 fand in Hamburg erstmals das „Junge Forum Hochschul- und Mediendidaktik“ statt, im Juni 2013 folgte in Potsdam die zweite Auflage als „Junges Forum Medien und Hochschulentwicklung“. 2014 wurde das dritte „Forum“ in Dresden und 2015 das vierte in Düsseldorf ausgerichtet. Das fünfte Forum wird 2016 an der Technischen Universität Darmstadt stattfinden. Initiiert und organisiert wird die Veranstaltung stets von jungen Praktikerinnen und Praktikern sowie Forscherinnen und Forschern mit dem Ziel, dem ‚Nachwuchs‘ in diesem Bereich ein Austauschforum zu geben. Der vorliegende Artikel stellt die konzeptionellen Überlegungen vor, die hinter diesen Treffen stehen. Er zeigt im Rückgriff auf Netzwerktheorie und aktuelle Diskussionen um Professionalisierung und Third Space, wieso für dieses Format ein aktueller Bedarf besteht, und begründet dann im Rückgriff auf didaktische Konzepte auch die methodische Gestaltung der Veranstaltungen. Unsere These: Das kooperative Lernen in Netzwerken ist ein wichtiger Baustein für die Professionalisierung des hochschul- und mediendidaktischen Nachwuchses. Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0111-pedocs-168520 SN - 978-3-8309-3397-7 N1 - Medien in der Wissenschaft; 70 SP - 269 EP - 282 PB - Waxmann CY - Münster ER - TY - JOUR A1 - Bergmann, Sandra A1 - Demuth, Bastian A1 - Sander, Volker T1 - A Web Framework for Workflow Submission and Monitoring via UNICORE 6 based on Distributable Scientific Workflow Templates JF - UNICORE Summit 2011 : proceedings, 7-8 July 2011, Torun, Poland / Mathilde Romberg ... (Eds.) Y1 - 2011 SN - 9783893367504 N1 - UNICORE Summit ; (2011 ; 2011.07.07-08 ; Torun) ; Schriften des Forschungszentrums Jülich IAS Series 9 SP - 45 EP - 50 PB - Forschungszentrum Jülich CY - Jülich ER -