@misc{WiesenTippkoetterMuffleretal.2012, author = {Wiesen, S. and Tippk{\"o}tter, Nils and Muffler, K. and Sohling, U. and Ruf, F. and Ulber, Roland}, title = {Nutzung von Rohglycerin: Rohglycerin-Aufarbeitung, Herstellung von 1, 3-Propandiol und R{\"u}ckgewinnung von Fetts{\"a}uren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250265}, pages = {1296}, year = {2012}, abstract = {Die fermentative Verwertung von Rohglycerin setzt je nach Herstellungsmethode und Produktionsorganismus eine Vorbehandlung des Glycerins zur Entfernung von Produktinhibitoren voraus. Durch den Einsatz von Hydrotalcit-Adsorbern k{\"o}nnen die im Rohglycerin enthaltenen Fetts{\"a}uren entfernt werden. Durch diese einfache Aufarbeitungsmethode ist ein mit reinem Glycerin vergleichbarer Umsatz von stark mit Fetts{\"a}uren verunreinigtem Rohglycerin zu 1,3-Propandiol (PDO) m{\"o}glich. Die durch den Hydrotalcit gebundenen Fetts{\"a}uren lassen sich mit einem Ethanol-Wasser-Gemisch eluieren. Somit kann der Adsorber regeneriert und die Fetts{\"a}uren wieder der Wertsch{\"o}pfungskette zugef{\"u}hrt werden. Im Fed-Batch-Experiment kann mit C. diolis eine PDO-Konzentration von {\"u}ber 50 g L⁻¹ unter Verwendung des aufgereinigten Rohglycerins erzielt werden. In der industriellen Produktion wird PDO momentan destillativ aufgearbeitet. Ein adsorptives Aufarbeitungsverfahren kann den Energiebedarf des Herstellungsprozesses drastisch senken. Auf der Suche nach einem geeigneten Material wurde ein Adsorberscreening in Bezug auf die Bindungseigenschaften durchgef{\"u}hrt. Mit einem b-Zeolith der Firma S{\"u}d ChemieAG konnte bisher die h{\"o}chste Beladung im Modellsystem von 120 mg PDO/gAdsorber erreicht werden.}, language = {de} } @misc{DuweTippkoetterLeipoldetal.2012, author = {Duwe, A. and Tippk{\"o}tter, Nils and Leipold, D. and Riemer, S. and Zorn, H. and Ulber, Roland}, title = {Holzhydrolyse als Feststoffreaktion: Charakterisierung von Inhibitoren und Erh{\"o}hung der Ausbeute durch den Einsatz lignolytischer Enzyme}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250298}, pages = {1307}, year = {2012}, abstract = {Der Erhalt m{\"o}glichst hoher Zuckerkonzentrationen f{\"u}r nachfolgende Fermentationen und eine Steigerung der Produktivit{\"a}t sind Ziele der Hydrolyse bei hohen Feststoffkonzentrationen im Rahmen des Projekts „Lignocellulose Bioraffinerie". Verwendet wird durch ein Organosolv-Verfahren aufgeschlossenes Buchenholz. Die Hydrolyse des Faserstoffes erfolgt mithilfe von CTec2-Enzymen (Fa. Novozymes). Zurzeit k{\"o}nnen unter Einsatz eines neuen Feststoffreaktors Cellulosefasern in einer Konzentration bis 400 g L⁻¹ enzymatisch hydrolysiert werden. Dabei werden Ausbeuten (g Glucose/g Cellulose im Faserstoff) bis 0,86 g g⁻¹ und Glucosekonzentrationenvon 120 g L⁻¹ erreicht. Ein Nachteil ist jedoch die hierbei auftretende Abnahme der Hydrolyseausbeuten. Zahlreiche Limitierungen bez{\"u}glich der Hydrolysierbarkeit von Lignocellulose werden zurzeit diskutiert und publiziert. Ziel der Untersuchungen ist die Identifizierung hydrolysehemmender Substanzen sowie die Erh{\"o}hung der Ausbeute an Zuckermonomeren durch den Einsatz lignolytischer Enzyme. Hierbei wird eine HPLC-MS-Methode zur Charakterisierung hemmender Substanzen eingesetzt, um potenzielle Inhibitoren zu erfassen.}, language = {de} } @misc{WollnyStadtmuellerTippkoetteretal.2012, author = {Wollny, S. and Stadtm{\"u}ller, R. and Tippk{\"o}tter, Nils and Oster, J. and Kampeis, P. and Ulber, Roland}, title = {Optimierung der selektiven Aufarbeitung von Proteinen mit Aptamer-funktionalisierten Magnetpartikeln}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250031}, pages = {1203}, year = {2012}, abstract = {Die Herstellung pharmakologisch relevanter Proteine durch Mikroorganismen f{\"u}hrt eine mehrstufige Aufarbeitung mit sich. Durch die Verwendung von Aptameren, kurzen einzelstr{\"a}ngigen DNA- oder RNA-Oligonukleotiden immobilisiert auf funktionalisierten, wiederverwendbaren Magnetpartikeln, k{\"o}nnen mehrere dieser Abtrennungsoperationen kombiniert und damit die Prozesskosten minimiert werden. Aufgrund der definierten dreidimensionalen Struktur k{\"o}nnen Aptamere kleine organische Molek{\"u}le hochspezifisch binden. Im vorgestellten Projekt wird die Aufarbeitung von His6-GFP als Modellprotein mithilfe der mit Aptamer funktionalisierten Magnetpartikel durchgef{\"u}hrt. In bisherigen Versuchen wurde die Bindung von Aptameren auf den magnetischen Partikeln sowie die Bindung des Modellproteins GFP auf den Partikeln optimiert. Des Weiteren wurden mehrere Strategien zur Elution des GFPs von den Partikeln verfolgt, um den Proteinertrag zu maximieren und die Partikel rezyklieren zu k{\"o}nnen. Die Untersuchung unspezifischer Bindungen von Zelltr{\"u}mmern und Proteinen an die Magnetpartikel wurde mithilfe eines konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops durchgef{\"u}hrt.}, language = {de} } @misc{StadtmuellerWollnyTippkoetteretal.2012, author = {Stadtm{\"u}ller, R. and Wollny, S. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Amplifikation und Einsatz von ssDNA-Aptameren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250112}, pages = {1294}, year = {2012}, abstract = {Die wachsende Produktpalette von z. B. Pharmazeutika geht mit einer steigenden Nachfrage f{\"u}r hochsensitive/schonende Aufreinigungstechniken einher. Bisherige Verfahren f{\"u}hren oft zu geringer Reinheit und verminderter Bioaktivit{\"a}t, zeigen eine Limitation der Analytengr{\"o}ße oder bedingen dessen Modifikation. Durch die Kombination von mikroskaligen Magnetpartikeln und spezifisch wechselwirkenden Einzelstrang-DNA-Oligonukleotiden, den sog. ssDNA-Aptameren, sind eine h{\"o}here Selektivit{\"a}t/Reinheit und eine Automatisierung m{\"o}glich. In diesem Kontext werden zum einen ssDNA-Amplifikationstechniken und zum anderen der praktische Einsatz von Aptameren in einer Magnetseparation vorgestellt. Die ssDNA-Synthese basiert auf einem In-vivo-dsDNA-Produktionsschritt mittels eines rekombinanten Escherichia coli. Die als High-copy-Plasmid organisierte Sequenz wird in vitro durch Kombination verschiedener enzymatischer Reaktionen in die funktionelle ssDNA {\"u}berf{\"u}hrt. Diese Technik bedingt nur minimale Instrumentierung bzw. Prozessregelung. Die zweite Synthesetechnik wird in Form eines In-vitro-Amplifikationsverfahrens realisiert und beruht auf dem Prinzip einer PCR (Potenzial zu einer Automatisierung bzw. Miniaturisierung). Die gewonnenen Aptamere werden im Anschluss in einem auf Magnetpartikeln basierten Trennverfahren zur Isolationvon 6xHis-tag-Proteinen bez{\"u}glich ihrer Eigenschaften untersucht.}, language = {de} } @misc{TippkoetterWiesenThieletal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Wiesen, S. and Thiel, A. and Muffler, K. and Ulber, Roland}, title = {Biotechnologische Wertstoffgewinnung entlang der Prozessketten Gr{\"u}ner und Pflanzen{\"o}l-Bioraffinerien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450283}, pages = {1605}, year = {2014}, abstract = {Der nachwachsende Rohstoff Raps ist in großen Mengen verf{\"u}gbar und eine Quelle f{\"u}r Biomolek{\"u}le mit hohem Wertsch{\"o}pfungspotenzial. Entwicklungen zur biotechnologischen Wertstoffgewinnung werden dabei schwerpunktm{\"a}ßig in den Bereichen Aufarbeitung und Funktionalisierung von Polyphenolen und Fetten betrieben. Bei der Verarbeitung der Pflanzenmaterialien werden dabei insbesondere Verfahren zur adsorptiven Aufreinigung und Auftrennung mittels Materialien mit modifizierten Bleicherden und anderen organischen oder anorganischen Adsorbentien untersucht. Ferner wurden f{\"u}r die Aufreinigung von Polyphenolen adsorptive sowie extraktive Prozesse entwickelt. Bei den Entwicklungen wird ber{\"u}cksichtigt, dass Bioraffinerien auf eine fortw{\"a}hrende Gew{\"a}hrleistung eines hohen Produktions- bzw. Lieferbedarfs nachwachsender Rohstoffe angewiesen sind. Somit werden Optionen dezentraler regionaler Vorbehandlungs- und Wertsch{\"o}pfungsketten in der N{\"a}he landwirtschaftlicher Betriebe einbezogen. Neben neuen Aufreinigungsverfahren werden mikrobielle und enzymatische Prozesse zur wertsteigernden Umsetzung von Glycerin, Polyphenolen und Zuckermonomeren vorgestellt sowie Limitierungen nachwachsender Rohstoffe der 2. Generation diskutiert.}, language = {de} } @misc{AlKaidyUlberTippkoetter2014, author = {Al-Kaidy, H. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Eine Plattform-Technologie f{\"u}r die automatisierte Reaktionsf{\"u}hrung in magnetisierbaren mikrofluidischen Tropfen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450424}, pages = {1419 -- 1420}, year = {2014}, abstract = {{\"U}blicherweise werden biotechnologische Reaktionssysteme im mikrofluidischen Maßstab in vorstrukturierten Bauteilen oder mit auf Wellplatten basierenden Robotersystemen realisiert. In dem hier vorgestellten System werden chemische oder biologische Reaktionen mit magnetischen Mikroreaktoren (MR) durchgef{\"u}hrt, bei denen hydrophobe magnetische Mikropartikel einen w{\"a}ssrigen Kern umschließen. Solche MR bieten eine gute Kontrolle der Reaktionsbedingungen, eine verbesserte Sicherheit und Portabilit{\"a}t. Die neue Plattformtechnologie erm{\"o}glicht die zweidimensionale Bewegung der magnetischen MR auf einer planaren Ebene. Oberhalb oder unterhalb der Plattform werden Magnetfeldgradienten zum Manipulieren und Bewegen eines oder mehrerer magnetischer MR erzeugt. Die optimal auf die MR wirkenden magnetischen Kr{\"a}fte werden experimentell ermittelt und simuliert. Die Aktivierung der Magnetfelder wird automatisiert durch elektrische Spulen mit Eisenkern bzw. Neodymmagnet gesteuert. Angewendet wurde das System beim reversiblen {\"O}ffnen von MR, um z. B. Reaktionspartner in den w{\"a}ssrigen Kern zu injizieren oder Proben zu entnehmen. Ferner wurde Lac-case A und b-Glucosidase auf einer Quarzglasoberfl{\"a}che immobilisiert und mit einem MR zum Reagieren gebracht. Weiterhin wurden MR fusioniert und so ein w{\"a}ssriger Kern bestehend aus Laccase mit einem aus dem entsprechenden Substrat Syringaldazin vereint.}, language = {de} } @misc{AlKaidyTippkoetterKaiseretal.2014, author = {Al-Kaidy, H. and Tippk{\"o}tter, Nils and Kaiser, P. and Wollny, S. and Ulber, Roland}, title = {Aufreinigung von Cytochrom P450BMP mittels magnetischer Partikel und die enzymatische Synthese von 9, 10-Dihydroxystearins{\"a}ure}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450420}, pages = {1420}, year = {2014}, abstract = {Cytochrom P450 sind H{\"a}m-Proteine, die zur Enzymklasse der Oxidoreduktasen (EC 1.14.xy) geh{\"o}ren. Eine wichtige Reaktion ist die Hydroxylierung nichtaktivierter C-H-Bindungen, die in technischen Systemen von großem Interesse ist. Durch die Verwendung von M-IDA-2-Partikeln ist eine direkte Aufreinigung mit gleichzeitiger Immobilisierung und die Applikation der Enzyme aus dem Zelllysat m{\"o}glich. Damit ist das Verfahren mehr als f{\"u}nf Stunden schneller als die konventionelle Chromatographie und mehr als 80 \% der Aufreinigungszeit wird gespart. Mit dem isolierten nativen Enzym konnte die Plattformchemikalie 9,10-Dihydroxystearins{\"a}ure aus {\"O}ls{\"a}ure hergestellt werden. Unter anderem f{\"u}r die Kunststoffindustrie k{\"o}nnen aus diesem Produkt wichtige Monomere wie z. B. Azelains{\"a}ure hergestellt werden. Die Bildung des Produkts erfolgt in einem zweiphasigen Reaktionssystem an der Grenzfl{\"a}che zwischen dem {\"O}l und der w{\"a}ssrigen Phase als Feststoff. Um das immobilisierte Enzym aktiv in die obere Phase zu transportieren, wurde eine neue magnetische Mischvorrichtung entwickelt. Das Reaktionsprodukt wurde mit NMR, GC-MS und HPLC-MS analysiert und mit einem chemisch synthetisierten Standard von 9,10-Dihydroxystearins{\"a}ure verglichen. Derzeit werden Studien des immobilisierten H{\"a}ms des Enzyms durchgef{\"u}hrt.}, language = {de} } @misc{StadtmuellerTippkoetterUlber2014, author = {Stadtm{\"u}ller, R. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Produktion von einzelstr{\"a}ngigen DNA-Makronukleotiden}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450372}, pages = {1403}, year = {2014}, abstract = {In der Biotechnologie stellt Einzelstrang-DNA (ssDNA) eine Schl{\"u}sselrolle dar und fungiert z. B. als Baustein f{\"u}r die nanoskalige Feinmechanik oder als Affinit{\"a}tsligand, ein sog. Aptamer. Hinsichtlich der industriellen Verwendung bieten Aptamere im Vergleich zu Antik{\"o}rpern viele Vorteile, wie z. B. eine gute Renaturierung bzw. die Selektion f{\"u}r cytotoxische Molek{\"u}le. Aktuell w{\"a}chst die Nachfrage f{\"u}r chim{\"a}re Aptamere von bis zu 200 n, um die simultane Bindung bzw. die Modifikation mehrerer Molek{\"u}le zu realisieren. Bis heute wird ssDNA mittels einer sequentiellen Synthese hergestellt, die eine Effizienz von ca. 99,5 \% je Zyklus und bereits bei einer Produktl{\"a}nge von 100 n nur noc hAusbeuten von max. 60 \% zeigt. Um dem Bedarf an ssDNA im Bereich > 100 n zu entsprechen, wurden zwei enzymatische Verfahren zur Produktion dieser Makronukleotide entworfen. Die erste Technik basiert auf einerFestphasen-PCR und erm{\"o}glicht sowohlein Primer- als auch ein Templatrecycling. Das zweite Verfahren beruht auf einer Plasmidbasierten In-vivo-Amplifikation, der sog. AptaGENE®-Technologie. In einer einzigen Klonierung werden bis zu 100 Kopien des Monomers in einen Vektor kloniert. Nach einer Transformation folgt der regul{\"a}re Produktionsprozess in Form einer Kultivierung, Plasmidpr{\"a}paration und sequenziellen Aufarbeitung von bis zu 6 · 10¹⁵ Makronukleotiden pro Milliliter Fermentationsvolumen.}, language = {de} } @misc{HeringUlberTippkoetter2014, author = {Hering, T. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Aktiver und passiver antimikrobieller Oberfl{\"a}chenschutz durch funktionalisierte Mikropartikel}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {9}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {86}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450264}, pages = {1474 -- 1475}, year = {2014}, abstract = {Mikrobielle Verunreinigungen von Oberfl{\"a}chen in technischen und medizinischen Systemen sind allgegenw{\"a}rtig. Sie basieren {\"u}blicherweise auf adsorptiven Oberfl{\"a}chenbindungen organischer Komponenten (Proteine und Fette) oder Membrankomponenten aerogener sowie wassergebundener Mikroorganismen. In laufenden Forschungsarbeiten wird eine aktive sowie passive Biomodifikation von Oberfl{\"a}chen zu deren Schutz vor Adsorption von Proteinen und Mikroorganismen verfolgt. Der antimikrobielle Schutz soll dabei sowohl durch die Mikrostrukturierung bzw. Rauheitsanpassung der Oberfl{\"a}chen durch deren Beschichtung mit Mikro-und Nanopartikeln erfolgen. Ferner werden antimikrobielle Enzyme und funktionelle Gruppen auf den Mikropartikeln gebunden, um den Oberfl{\"a}chenschutz zu verst{\"a}rken. In ersten Versuchen wurden quart{\"a}re Ammoniumverbindungen auf eigens synthetisierten superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (Durchmesser 10 - 30 nm) immobilisiert und die wachstumshemmende Wirkung untersucht. Erste Ergebnisse zeigten, dass eine Konzentration von 10 mg mL⁻¹ der Ammoniumverbindung in einer Wachstumshemmung des verwendeten Gram-negativen Modell-Mikroorganismus E. coli GFPmut2 resultiert. Zurzeit werden synergistisch wirkende Kombinationen von Partikeln mit Proteasen, quart{\"a}ren Ammoniumverbindungen, hydrophoben Oberfl{\"a}chen und mikrostrukturierten Oberfl{\"a}chen als antimikrobieller Schutz untersucht.}, language = {de} } @misc{SiekerTippkoetterUlber2010, author = {Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Simultane Vorbehandlung, Hydrolyse und Fermentation bei der Nutzung von gr{\"u}ner Biomasse zur Produktion von Bioethanol}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201050319}, pages = {1601}, year = {2010}, abstract = {Gr{\"a}ser sind in der Lage, einen großen Teil der f{\"u}r eine biobasierte Wirtschaft ben{\"o}tigten Biomasse zur Verf{\"u}gung zu stellen. Wie bei anderen lignocellulosehaltigen nachwachsenden Rohstoffen erfordert die Verwertung der im Gras enthaltenen Polysaccharide einen mehrstufigen Prozess aus Vorbehandlung, Hydrolyse und Fermentation. In Gr{\"a}sern ist die Hemicellulose mitP henolcarbons{\"a}uren wie Ferula- und p-Coumars{\"a}ure verestert, die die enzymatische Hydrolyse der Cellulose und Hemicellulose ebenso effektiv behindern wie Lignin. Anders als bei holzigen Rohstoffen erm{\"o}glicht dieser Aufbau aber eine enzymatische Vorbehandlung, mit der die Phenolcarbons{\"a}uren abgespalten werden k{\"o}nnen. Da die bei der Vorbehandlung eingesetzten Enzyme in ihrer nat{\"u}rlichen Funktion synergistisch mit cellulytischen Enzymen zusammenarbeiten, besitzen sie {\"a}hnliche Optima wie die f{\"u}r die Hydrolyse der Polysaccharide eingesetzten Cellulasen und Hemicellulasen. Diese Eigenschaft erm{\"o}glicht die Integration von Vorbehandlung und Hydrolyse in einem einzigen Verfahrensschritt. Durch die Einf{\"u}hrung der enzymatischen Vorbehandlung konnte das in der Literatur bekannte SSF-Verfahren f{\"u}r die Herstellung von Ethanol aus Gr{\"a}sern um die Vorbehandlungsstufe erweitert werden. Das so realisierte simultaneous pretreatment, saccharification and fermentation (SPSF)-Verfahren stellt eine vollst{\"a}ndige Integration der drei f{\"u}r die Nutzung von Lignocellulose n{\"o}tigen Verfahrensschritte in der gr{\"u}nen Bioraffinerie dar.}, language = {de} } @misc{SiekerTippkoetterUlberetal.2009, author = {Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland and Bart, H.-J. and Heinzle, E.}, title = {Nutzung von Silage zur fermentativen Produktion von Grund-und Feinchemikalien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950271}, pages = {1207}, year = {2009}, abstract = {Grasschnitt hat in Deutschland ein betr{\"a}chtliches Potenzial als nachwachsender Rohstoff. Da frischer Grasschnitt nur in den Sommermonaten zur Verf{\"u}gung steht und Gras bei der Lagerung verrottet, wird er unter anderem durch Silierung konserviert. W{\"a}hrend der Silierung wird ein Teil der wasserl{\"o}slichen Kohlenhydrate unter anaeroben Bedingungen zu Milchs{\"a}ure fermentiert. Die Kombination aus Luftabschluss und Ans{\"a}uerung bewirkt die Konservierung der Silage. Silage als weit verbreitetes landwirtschaftliches Erzeugnis ist somit ein potentieller, in großen Mengen verf{\"u}gbarer Lieferant f{\"u}r eine Vielzahl von Substraten f{\"u}r mikrobielle Fermentationen. Diese k{\"o}nnen entweder durch die Hydrolyse der in den Pflanzen enthaltenen Cellulosen und Hemicellulosen oder durch die Verwendung eines Silagepresssaftes nutzbar gemacht werden. Die zu entwickelnden Prozesse sollen die verbleibenden Kohlenhydrate, inklusive der Cellulose und Hemicellulose, sowie die Milchs{\"a}ure nutzen. Die in der Silage enthaltenen Zucker sollen zu Ethanol, Itakons{\"a}ure und Bernsteins{\"a}ure und die Milchs{\"a}ure zu 1,2-Propandiol umgesetzt werden. Anfallende Reststoffe wie Hydrolyser{\"u}ckst{\"a}nde, Presskuchen und Fermentationsr{\"u}ckst{\"a}nde sollen bei allen zu etablierenden Prozessen entweder als Viehfutter verwendet oder der Biogasproduktion zugef{\"u}hrt werden k{\"o}nnen, wodurch eine vollst{\"a}ndige stoffliche und energetische Nutzung der Silage erreicht wird.}, language = {de} } @misc{CapitainHeringTippkoetter2016, author = {Capitain, C. and Hering, T. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Enzymatische Polymerisation von Ligninmodellkomponenten und Organosolv-Lignin mit aromatischen Aminos{\"a}uren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650374}, pages = {1236}, year = {2016}, abstract = {Die stoffliche Nutzung von Lignin aus Bioraffinerien ist ein wichtiger Bestandteil f{\"u}r den Wertsch{\"o}pfungsprozess von nachwachsenden, pflanzlichen Rohstoffen. Lignin z{\"a}hlt zu den wenigen erneuerbaren Quellen f{\"u}r phenolische Bestandteile, wird aber derzeit meist nur thermisch verwertet. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Funktionalisierung von Lignin zur Verbesserung der Adh{\"a}sionseigenschaften. Als funktionelle Gruppe wird die aromatische Aminos{\"a}ure L-DOPA verwendet, die charakteristisch f{\"u}r die Adh{\"a}sionskraft von Muscheln ist. Lignin ist ein geeignetes St{\"u}tzger{\"u}st, da es ein Polymer ist, das durch enzymkatalysierte Polymerisation gebildet wird. Essenziell f{\"u}r die Entwicklung ist ein besseres Verst{\"a}ndnis {\"u}ber die Bildung von Lignin-Polymeren und deren verschiedene Eigenschaften. Um die Einflussfaktoren auf Kettenl{\"a}nge und Polymerisationseffizienz zu untersuchen, werden zurzeit sowohl Ligninmodellkomponenten (LMK) als auch gel{\"o}stes Organosolv-Lignin verwendet. Laufende Untersuchungen werden zeigen, ob sich die enzymatische Polymerisationsreaktion auf ein gel{\"o}stes Ligninpolymer aus einem Organosolv-Aufschluss {\"u}bertragen l{\"a}sst.}, language = {de} } @misc{TippkoetterWulfhorstMogueetal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Wulfhorst, H. and Mogue, N. and M{\"o}hring, S. and Roth, J. and Ulber, Roland}, title = {Spektrometrische Messung und Modellierung der enzymatischen Hydrolyse von Biomasse nach Organosolv- und Liquid Hot Water-Aufschl{\"u}ssen (LHW)}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450269}, pages = {1584}, year = {2014}, abstract = {In diesem Beitrag wird die NIR- und MIR-Spektrometrie in Kombination mit multivariaten Kalibrationsmodellen zur Analyse von Monosacchariden und Cellulose aus Biomasse etabliert. Spektrengemischter Standardl{\"o}sungen mit definierten Glucose- und Xylosekonzentrationen in Wasser werden im NIR-(Lambda 750, Perkin Elmer, USA) und MIR-Bereich (Spektrum 100, PerkinElmer) in Gegenwart von entweder Carboxymethylcellulose oder Grasfasern aufgenommen. Darauf basierend werden Kalibrationsmodelle (Unscrambler®, CAMO-Software AS, Norwegen) entwickelt und zur Vorhersage der Zuckerkonzentration in den Hydrolyseproben und der Celluloseanteile angewendet. Dar{\"u}ber hinaus wird die Partikelgr{\"o}ße der Rohstoffe bestimmt. Die Messergebnisse bilden die experimentelle Basis f{\"u}r die numerische Modellierung der Reaktionskinetik der enzymatischen Hydrolyse von Lignocellulose. Das Modell kombiniert die Bilanzierung der Partikelgr{\"o}ßenverteilungen mit der Multienzymkinetik. Dabei werden neben der Partikelgr{\"o}ßenverteilung und der Substratkonzentration die Zusammensetzung der Rohstoffe nach Vorbehandlung sowie die Produktinhibierung und mehrere enzymatische Aktivit{\"a}ten ber{\"u}cksichtigt. Das Modell erm{\"o}glicht es, die Partikelgr{\"o}ßenverteilungen und die Konzentrationen der Substrate und Produkte w{\"a}hrend der Hydrolyse vorherzusagen und die kinetischen Parameter im Batch- sowie im Fed-Batch-Reaktor zu bestimmen.}, language = {de} } @misc{ThielTippkoetterSucketal.2010, author = {Thiel, A. and Tippk{\"o}tter, Nils and Suck, K. and Sohling, U. and Ruf, F. and Ulber, Roland}, title = {Simulation und Experiment bei der Aufarbeitung von Polyphenolen durch neue Silicatmaterialien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201050104}, pages = {1589}, year = {2010}, abstract = {Nachwachsende Rohstoffe stellen eine reichhaltige Quelle f{\"u}r die Gewinnung von wirtschaftlich interessanten Biomolek{\"u}len dar. Die Gruppe der Polyphenole ist dabei f{\"u}r mehrere Industriezweige bedeutend. Ihre antioxidativen Eigenschaften sind z. B. f{\"u}r die Pharmaindustrie interessant. Im derzeit bearbeiteten Projekt sollen Polyphenole aus Pflanzenbestandteilen isoliert und aufgereinigt werden, um sie dann als Komponenten f{\"u}r eine Vernetzung von Polymeren auf der Basis von Fetts{\"a}uren einzusetzen. Bisher sind im Wesentlichen Prozesse zur Entfernung von Polyphenolen aus Getr{\"a}nken wie Bier und Wein bekannt. Eine Wiedergewinnung der Polyphenole war in diesen Anwendungen bisher nicht relevant. Die Gewinnung bzw. Abtrennung der Polyphenole erfolgt u. a. durch kommerziell erh{\"a}ltliche Adsorbentien wie PVPP, Adsorberharze XAD16 (Rh{\"o}m \& Haas) oder SP70 (Sepabeads), deren Partikelgr{\"o}ßen im Bereichvon 0,1 ± 0,8 mm und spezifischen Oberfl{\"a}chen von 700 ± 900 m 2 /g liegen. Als Alternative zu diesen Adsorbern sollen neue Materialien auf Basis von anorganischen Trennmedien, wie z. B. nat{\"u}rlichen Tonmineralien, f{\"u}r die Polyphenolabtrennung verwendet werden. Derzeit wird durch Abgleich von Experiment und Simulation ein Materialscreening durchgef{\"u}hrt. Durch den Einsatz molekulardynamischer Bindungssimulationen wird die Adsorbersuche beschleunigt und Vorhersagen zu Modifikationen bei der Herstellung der neuen Adsorbentien erm{\"o}glicht.}, language = {de} } @misc{EngelTippkoetter2016, author = {Engel, M. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Einfluss eines Phenazin-Mediators und elektrischen Potenzials auf die Aceton-Butanol-Ethanol-Fermentation}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650105}, pages = {1254}, year = {2016}, abstract = {In den letzten Jahren haben nachhaltige, biotechnologische Prozesse zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die Aceton-Butanol-Ethanol-Fermentation (ABE-Fermentation) mit dem anaeroben Bakterium Clostridium acetobutylicum zur Gewinnung von Biobutanol k{\"o}nnte in diesem Zusammenhang eine M{\"o}glichkeit der nachhaltigen Kraftstoffproduktion darstellen. In dieser Arbeit wird der Einfluss zus{\"a}tzlich verf{\"u}gbarer Elektronen durch den Einsatz des Phenazin-Farbstoffs Neutralrot als Redoxmediator sowie das Anlegen eines elektrischen Potenzials w{\"a}hrend der ABE-Fermentation untersucht. Es wird gezeigt, dass das Neutralrot keinen Einfluss auf die Leerlaufspannung von ca. 500 mV vs. Ag/AgCl w{\"a}hrend der Fermentation hat. Der Mediator bewirkt allerdings eine fr{\"u}here Butanolbildung sowie h{\"o}here Butanolkonzentrationen. Wird zudem die Mediatorkonzentration von 125 mM auf 250 mM angehoben, wird dabei auch die maximale Butanolkonzentration um 36 \% ± 1,8 \% innerhalb von28 Stunden gesteigert.}, language = {de} } @misc{TippkoetterStaubSohlingetal.2012, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Staub, C. and Sohling, U. and Ruf, N. and Ulber, Roland}, title = {Adsorptive Aufreinigung von Molkeproteinen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250395}, pages = {1285}, year = {2012}, abstract = {In der Molkeverarbeitung dominieren Membranfiltrationsverfahren die Prozessf{\"u}hrung. Hierbei werden {\"u}blicherweise Aufkonzentrierungen der Proteine und deren Trennung von dem Milchzucker Lactose durchgef{\"u}hrt. Der Prozess der adsorptiven Aufreinigung soll als kosteng{\"u}nstige Alternative zu den bisher gebr{\"a}uchlichen Verfahren dienen. Weiterhin er{\"o}ffnet sich durch das Verfahren die M{\"o}glichkeit, einzelne Proteinfraktionen w{\"a}hrend der Verarbeitung anzureichern. Als Proteinquellen wurden f{\"u}r die Untersuchungen Modellproteine, L{\"o}sungen aus Molkenproteinisolat, D{\"u}nnmolke und Molkekonzentrat verwendet. Die Eignung zur Proteinbindung wurden an Tonmaterialien, Silicaten und y-Aluminiumoxiden in Pulverform, in Form von Granulaten sowie Extrudaten als auch sph{\"a}rischen Partikeln {\"u}berpr{\"u}ft. Adsorbentien aus Bentonit/Silica und c-Aluminiumoxid k{\"o}nnen sowohl a-Lactalbumin (aLA) als auch b-Lactoglobulin (bLG) binden, wohingegen Materialien aus Siliciumoxid lediglich ein starkes Adsorptionsverhalten gegen{\"u}ber bLG zeigen. Mischmaterialien aus Siliciumoxid und a-Aluminiumoxid zeigen dasselbe Verhalten wie Materialien aus Siliciumoxid, weisen jedoch eine geringere Kapazit{\"a}t auf. Die Materialen wurden hinsichtlich ihres Einsatzes in chromatographischen Verfahren und Batch-Prozessen untersucht und ein Prozessentwurf f{\"u}r einen zweistufigen Batch-Prozess im R{\"u}hrkessel erarbeitet.}, language = {de} } @misc{TippkoetterUlber2012, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Rezension zu: Encyclopedia of Industrial Biotechnology, Vol. 1-7. By MC Flickinger.}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {6}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {84}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201290052}, pages = {936}, year = {2012}, language = {en} } @misc{SiekerDuwePothetal.2012, author = {Sieker, T. and Duwe, A. and Poth, S. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Itacons{\"a}ureherstellung aus Buchenholz-Hydrolysaten}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250414}, pages = {1300}, year = {2012}, abstract = {Aus h{\"o}lzernen Cellulosen und Hemicellulosen k{\"o}nnen durch enzymatische Hydrolyse fermentierbare Zucker f{\"u}r die Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen gewonnen werden. Die bisherige Forschung fokussiert sich oft auf die Nutzung dieser Zucker zur Gewinnung von Ethanol. Daneben muss aber auch die stoffliche Nutzung zur Gewinnung von Grundchemikalien ber{\"u}cksichtigt werden. Eine solche Grundchemikalie ist Itakons{\"a}ure. Obwohl die biotechnologische Itacons{\"a}ureproduktion bereits eingehend untersucht und etabliert ist, gestaltet sie sich im Rahmen von Bioraffinerien der zweiten Generation als schwierig, da der {\"u}berwiegend verwendete Produktionsorganismus gegen eine weite Bandbreite von Inhibitoren sensibel ist. Die Herstellung von Itacons{\"a}ure aus Buchenholzhydrolysaten wird im Rahmen der deutschen Lignocellulose-Bioraffinerie entwickelt. Die unbehandelten Hydrolysate erm{\"o}glichen weder das Wachstum von Aspergillus terreus noch die Bildung von Itacons{\"a}ure. Daher werden M{\"o}glichkeiten zur Konditionierung des Hydrolysates mit dem Ziel einer Itacons{\"a}ureproduktion mit hohen Ausbeuten und Konzentrationen vorgestellt.}, language = {de} } @misc{SchumannRoginSchneideretal.2012, author = {Schumann, C. and Rogin, S. and Schneider, H. and Oster, J. and Tippk{\"o}tter, Nils and Kampeis, P.}, title = {Steuerung von HGMS-Prozessen mittels Durchflusszytometrie}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250125}, pages = {1370}, year = {2012}, abstract = {Die Hochgradientenmagnetseparation (HGMS) ist eine Methode zur Aufreinigung von biopharmazeutischen Produkten. Mit dieser Methode l{\"a}sst sich in nur einem Schritt eine Fest/Fest/Fl{\"u}ssig-Trennung erzielen, was zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis im Downstreaming f{\"u}hrt. Dennoch steht ihr industrieller Einsatz noch aus, was u. a. am Mangel an Analysenmethoden liegt, um die HGMS quantifizierbar zu machen. Gerade in der Pharmaproduktion werden Prozesse gebraucht, die gem{\"a}ß den einschl{\"a}gigen Vorschriften (cGMP) validiert und deren verfahrenstechnische Anlagenteile qualifiziert werden k{\"o}nnen. Die Schwierigkeit ist die Messung der magnetischen Mikrosorbentien in der Suspension, in der auch Zellen oder Zelltr{\"u}mmer vorliegen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes im „Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand" des BMWi wurden verschiedene Analysenmethoden untersucht. Die Durchflusszytometrie erm{\"o}glicht eine Charakterisierung von Partikeln und eine simultane quantitative Messung. Durch die multiparametrige Messung kann zwischen Zellen, Zelltr{\"u}mmern und Magnetpartikeln unterschieden werden. Die At-line-Einbindung des Durchflusszytometers ist durch den Einsatz einer externen Pumpe m{\"o}glich. {\"U}ber eine automatisierte Messwertanalyse kann der HGMS-Prozess mittels der Durchflusszytometrie gesteuert werden.}, language = {de} } @misc{HeringPasteurWollnyetal.2014, author = {Hering, T. and Pasteur, A. and Wollny, S. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Magnetische Separation von Gold-Nanopartikeln zur Glucons{\"a}ure-Produktion durch Hochgradient-Magnetseparation im Labormaßstab}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450265}, pages = {1501}, year = {2014}, abstract = {Bei der Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe entsteht aus Cellulose oder St{\"a}rke u. a. das wichtige Produkt Glucose. Diese niedermolekulare Kohlenhydratquelle wird {\"u}blicherweise als Substrat f{\"u}r biotechnologische und chemische Synthesen verwendet. Ein wirtschaftlich interessantes Oxidationsprodukt der Glucose ist Glucons{\"a}ure, die beispielsweise als Lebensmittelzusatzstoff (E 574), in der Medizin und Metallindustrie Verwendung findet. Die Umsetzung des Monosaccharids zu Glucons{\"a}ure erfolgt entweder durch mikrobielle Fermentation oder der Oxidation an heterogenen Katalysatoren. Die Zielsetzung der Studie ist die Untersuchung der Glucoseoxidation an magnetisierbaren Gold-Nanopartikeln unter nachfolgender Bypass-Separation des Katalysators mittels einer neuen Mini-HGMS-Einheit (Hochgradient-Magnetseparation). Dieser Filtertyp erm{\"o}glicht die selektive Trennung magnetischer Partikel aus Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt oder Viskosit{\"a}t. Erste Ergebnisse zeigen eine Beladungskapazit{\"a}t des selbstkonstruierten Mini-HGMS von 550 mg goldbeschichteter magnetisierbarer Nanopartikel. Die Oxidation erfolgt bei einem pH-Wertvon 9, bei 40 °C und mit 100 mM Glucose in einem begasten R{\"u}hrkesselreaktor. Das System soll zuk{\"u}nftig zum Katalysatorrecycling von hochviskosen und Feststoffbelasteten Produktstr{\"o}men aus Bioraffinerien eingesetzt werden.}, language = {de} } @misc{TippkoetterMoehring2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and M{\"o}hring, S.}, title = {Nutzung von F{\"a}ulepilzen f{\"u}r die selektive Gewinnung von Cellulose und Lignin aus nicht vorbehandelter lignocellulosehaltiger Biomasse}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450353}, pages = {1385}, year = {2014}, abstract = {Einige Arten der Braun- und Weißf{\"a}ulepilze sind in der Lage, selektiv entweder Lignin oder Cellulose im Holz abzubauen. Diese Pilze k{\"o}nnen f{\"u}r eine energiesparende Vorbehandlung lignocellulosehaltiger Biomasse f{\"u}r Bioraffinerien genutzt werden, ohne auf technisch aufw{\"a}ndige Aufschlussapparate zur{\"u}ckgreifen zu m{\"u}ssen. Weißf{\"a}ulepilze bauen bevorzugt Lignin ab, wodurch die verbleibende Cellulose leichter f{\"u}r enzymatische Hydrolysen in das Monosaccharid Glucose zug{\"a}nglich wird. Braunf{\"a}ulepilze bauen dagegen Cellulose und Hemicellulose ab. Die Auswirkungen der Behandlung von Weizenstroh mit verschiedenen Pilzarten werden zurzeit untersucht. Dabei werden die Ver{\"a}nderung der enzymatischen Hydrolysierbarkeit des Substrats sowie die gebildeten Ligninderivate bestimmt. Detaillierte Betrachtungen der Biomassever{\"a}nderung werden mithilfe spezifischer F{\"a}rbemethoden durchgef{\"u}hrt, durch die morphologische Ver{\"a}nderungen der Pflanzengewebe in der 3D-Lichtmikroskopie dargestellt werden k{\"o}nnen.}, language = {de} } @misc{TippkoetterWasserscheid2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Wasserscheid, P.}, title = {Rapid-Prototyping-Strukturen f{\"u}r ressourceneffiziente Prozesse in Chemie und Biotechnologie}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450451}, pages = {1369 -- 1370}, year = {2014}, abstract = {Die Teilefertigung durch Rapid Prototyping (RP) verk{\"u}rzt den Weg von der Idee bis zum Produkt, wobei unter anderem Optimierungszyklen in geringer Zeit durchlaufen werden k{\"o}nnen. Ferner er{\"o}ffnen neue Entwicklungen in diesem Bereich die M{\"o}glichkeit individueller Produktionsverfahren. Im Unterschied zur klassischen Fertigung von Prototypen wird beim RP mit additiver Schichtfertigung (Additive Layer Manufacturing, ALM) gearbeitet. Je nach Methode werden Fl{\"u}ssigkeiten oder Pulver nach Vorgaben eines 3D-Computermodells sequentiell aufgetragen. Diese Verfahren existieren seit ca. 25 Jahren, jedoch sind seit kurzem ausgesprochen g{\"u}nstige Ger{\"a}te verf{\"u}gbar, die Objekte mit Genauigkeiten bis 20 lm fertigen k{\"o}nnen. Das RP hat in klinischen Anwendungsgebieten bzw. im Bereich des Tissue Engineering bereits vielfach Einzug gefunden. Aber auch chemisch-biotechnologische Entwicklungen k{\"o}nnen von den Verfahren profitieren. So wurden Mikrofluidiksysteme und Bioreaktoren bereits erfolgreich durch RP gefertigt. Durch ALM ist ebenso die Herstellung von Reaktionseinheiten aus biokompatiblen Materialien wie ionotropen Gelen m{\"o}glich. Ferner sind sehr komplexe Strukturierungen von Oberfl{\"a}chen im Nanometerbereich realisierbar, die f{\"u}r die Auftragung heterogener Katalysatoren oder auch Mikroorganismen eingesetzt werden k{\"o}nnen. Auch der Bereich Reaktoren- und Apparatebau kann von den Fortschritten in der additiven Fertigung profitieren. Verfahren wie selektives Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen erlauben es, metallische Komponenten in nahezu beliebigen Geometrien zu fertigen. Somit k{\"o}nnen Strukturen verwirklicht werden, die mit konventionellen Fertigungstechniken nur sehr schwer oder {\"u}berhauptnicht herstellbar w{\"a}ren. Durch Anwendung von rechnergest{\"u}tzter Modellierung k{\"o}nnen optimale Strukturen identifiziert und additiv gefertigt werden. Eine anschließende katalytische Funktionalisierung der Oberfl{\"a}che erm{\"o}glicht die Herstellung strukturierter Reaktoren mit maßgeschneiderten Eigenschaften.}, language = {de} } @misc{TippkoetterDuweRaisetal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Duwe, Anna and Rais, Dominik and Zibek, Susanne and Zorn, H.}, title = {Optimierung und Scale-up der enzymatischen Hydrolyse inkl. Ligninabbau}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450287}, pages = {1515}, year = {2014}, abstract = {Prim{\"a}re Ziele der Hydrolyse pflanzlicher nachwachsender Rohstoffe sind m{\"o}glichst hohe Zuckerkonzentrationen f{\"u}r nachfolgende Fermentationen und eine Maximierung der Produktivit{\"a}t. Zur Optimierung dieser Prozesse wird Organosolv-aufgeschlossene Buchenholz-Cellulose verwendet. Die Hydrolyse des Faserstoffes erfolgt mithilfe von Novozymes CTec2-Enzymen. Die Hydrolysen konnten durch neue R{\"u}hrerelemente auf einen Maßstab von 1000 L {\"u}bertragen werden. Dabei konnten maximale Ausbeuten (g Glucose g -1 Glucose im Faserstoff) bis 81 g g - 1 und Konzentrationen von 152 g L -1 erreicht werden. Zurzeit k{\"o}nnen unter Einsatz eines Feststoffreaktors Cellulosefasern in einer Konzentration bis 400 g L -1 enzymatisch hydrolysiert werden. Die cellulolytischen Enzyme stoßen bei hohen Feststoffkonzentrationen an ihre Grenzen. Mit steigendem Feststoffgehalt nimmt die Hydrolyseausbeute ab. Ein Ansatz zur Steigerung der Effizienz ist der Einsatz ligninolytischer Enzyme, die Ligninreste an der Organosolv-Cellulose aufschließen k{\"o}nnen. Eine solche Verbesserung der Zug{\"a}nglichkeit f{\"u}r cellulolytische Enzyme an ihr Substrat wurde durch Kultur{\"u}berst{\"a}nde verschiedener ligninolytischer Pilze erreicht. Mit Kultur{\"u}berst{\"a}nden von Stereum sp. sind Steigerungen der Glucoseausbeuten um bis zu 30 \% m{\"o}glich.}, language = {de} } @misc{WollnyAlKaidyTippkoetteretal.2014, author = {Wollny, S. and Al-Kaidy, H. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Prozessintegrierte Magnetseparation im Labormaßstab mittels High-Gradient Magnetic Separator (HGMS)}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450618}, pages = {1507}, year = {2014}, abstract = {Die Hochgradient-Magnetseparation (HGMS) stellt eine Alternative zu konventionellen Methoden der Proteinaufarbeitung wie Filtration und Chromatographie dar und dient zudem als Prozessintensivierung. Bisherige Separatoren sind f{\"u}r Anwendungen von mehreren Litern Prozessvolumina Fermentationsmedium und Gramm Magnetpartikel ausgelegt. Bei der Entwicklung und Anwendung neuartiger Magnetpartikeloberfl{\"a}chen ist die Verf{\"u}gbarkeit großer Mengen nicht gegeben. Bisherige Filterkammern erh{\"o}hen zudem den Arbeitsaufwand und verursachen gr{\"o}ßere Partikelverluste bei Sp{\"u}lvorg{\"a}ngen oder der Reinigung aufgrund der Partikeladsorption. F{\"u}r Anwendungen im Maßstab < 500 mL wird deshalb ein Miniatur-Hochgradientfilter (miniHGF) entwickelt. Das Modell wird im 3D-Drucker Makerbot Replicator 2 gefertigt und magne-isierbare Dr{\"a}hte zur Partikelabscheidung eingesetzt. Die Vergleichbarkeit mit einem etablierten Magnetseparator wird anhand der Aufnahme von Durchbruchskurven und Bestimmung der Filtereffizienz untersucht. Die Praxistauglichkeit mit kleinen Volumina wird in wiederholten Batch-Versuchen mit auf Magnetpartikeln immobilisiertem Enzym und einem kolorimetrischen Assay gepr{\"u}ft.}, language = {de} } @misc{DuweSiekerTippkoetteretal.2014, author = {Duwe, A. and Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Grasssilage als Substrat zur fermentativen Produktion organischer S{\"a}uren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450345}, pages = {1400}, year = {2014}, abstract = {Der zunehmende Bedarf an fossilen Rohstoffen bei gleichzeitig abnehmender Versorgungssicherheit f{\"u}hrt zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Ressourcen. Ein vielversprechendes Ausgangsmaterial mit einer weltweiten Verf{\"u}gbarkeit stellt Gras dar. In 2012 wurden in Deutschland 33 Millionen Tonnen (Heugewicht) Gras auf 4,82 Millionen Hektar Ackerland produziert, davon wurden 60,5 \% siliert. Durch die Silierung kann Gras als Substrat zeitlich uneingeschr{\"a}nkt verf{\"u}gbar sein, ohne dem Risiko des schnellen Verderbs ausgesetzt zu sein. Eine Schl{\"u}sselrolle im Rahmen des Silierprozesses nimmt die Produktion von Milchs{\"a}ure ein. Milchs{\"a}ure ist einbedeutendes biotechnologisches Produkt f{\"u}r die Lebensmittel- und die chemische Industrie. Im Rahmen dieser Arbeit wird die vollst{\"a}ndige Umwandlung der fermentierbaren Zucker in der Silage zu Milchs{\"a}ure angestrebt, um die maximale Ausbeute der organischen S{\"a}ure zu erreichen. Im ersten Verfahrensschritt wird die Silage gepresst und der erhaltene Presskuchen einer Liquid-Hot-Water-Behandlung unterzogen. Durch diese einfache Vorbehandlung k{\"o}nnen hohe Glucoseausbeuten im nachfolgenden SSF-Schritt bei gleichzeitig geringem Enzymeinsatz und Chemikalienverbrauch realisiert werden. Zur Aufreinigung der Milchs{\"a}ure wurden extraktive und chromatographische Methoden untersucht.}, language = {de} } @masterthesis{Giernich2024, type = {Bachelor Thesis}, author = {Giernich, Marie}, title = {Zookunft: Zoo der Zukunft}, publisher = {FH Aachen}, address = {Aachen}, pages = {93 Seiten}, year = {2024}, abstract = {Inmitten globaler Natur- und Artenschutzherausforderungen ist die Transformation zoologischer Einrichtungen entscheidend. "Zookunft" pr{\"a}sentiert ein innovatives Konzept f{\"u}r ein Tropenhaus im K{\"o}lner Zoo, das Natur und Augmented Reality einzigartig verkn{\"u}pft. Ziel ist ein Raumkonzept, welches den Besucher:innen ein tiefes Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die Fauna und Flora des s{\"u}dostasiatischen Regenwaldes vermitteln soll. Durch die geschickte Integration von Augmented Reality entsteht eine innovative Lern- und Erlebniswelt, die Umweltschutz- und Artenschutzbem{\"u}hungen unterst{\"u}tzt und nachhaltige Bildung f{\"o}rdert. Besuchende tauchen aktiv in die faszinierende Welt des Regenwaldes ein, wenn Natur und Augmented Reality eine immersive Umgebung schaffen. "Zookunft" soll als Vorreiter f{\"u}r Zooumgestaltungen dienen, Mensch und Natur verbinden und nachhaltige Bildung f{\"o}rdern. Ein Raum, der Naturerlebnisse und Technologie beeindruckend kombiniert.}, language = {de} } @misc{PothMonzonTippkoetteretal.2009, author = {Poth, S. and Monzon, M. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Enzymatische Hydrolyse von vorbehandelter Lignocellulose}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950244}, pages = {1049}, year = {2009}, abstract = {Die {\"o}konomische Abh{\"a}ngigkeit von fossilen Brennstoffen und der klimatische Wandel durch die Nutzung dieser haben zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Rohstoffen f{\"u}r die Produktion von Chemikalien und Treibstoffen gef{\"u}hrt. Ein viel versprechender Rohstoff in diesem Zusammenhang sind Zucker, die mittels enzymatischer Hydrolyse aus Lignocellulose gewonnen und beispielsweise zu Ethanol umgesetzt werden k{\"o}nnen. Dabei ist es notwendig die Hydrolyse in Hinsicht auf das verwendete Substrat und die Verwendung der entstehenden Hydrolysate f{\"u}r die Fermentation von Alkohol zu optimieren. Als Substrat dienen Cellulose- und Hemicellulose-Fraktionen, die durch thermo-chemische Vorbehandlung von Holz gewonnen werden. Die Vorbehandlung erfolgt bei unserem Projektpartner am Johann Heinrich von Th{\"u}nen Institut in Hamburg. Verschiedene kommerziell erh{\"a}ltliche Enzyme, thermostabile eingeschlossen, wurden auf ihre F{\"a}higkeit hin untersucht, diese Fraktionen zu den entsprechenden Zuckern umsetzen zu k{\"o}nnen. Um die Konzentration an fermentierbaren Zuckern zu steigern werden verschiedene Optimierungen durchgef{\"u}hrt, z. B. die Erh{\"o}hung der Substrat- bzw. Enzymkonzentrationen. Ein weiterer interessanter Ansatz, welcher ebenfalls verfolgt wird, ist es die Hydrolyse und die Fermentation in einem Schritt durchzuf{\"u}hren.}, language = {de} } @misc{StaubTippkoetterSucketal.2009, author = {Staub, C. and Tippk{\"o}tter, Nils and Suck, K. and Ruf, F. and Sohling, U. and Ulber, Roland}, title = {Aufreinigung von Molkeproteinen mittels nat{\"u}rlicher Adsorbermaterialien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950310}, pages = {1299}, year = {2009}, abstract = {Molke als Nebenprodukt der K{\"a}seherstellung wurde lange Zeit als Abfall betrachtet. Bedingt durch ihren hohen BOD (biological oxygen demand) war die direkte Einleitung in Gew{\"a}sser, aber auch der mikrobielle Abbau in Kl{\"a}ranlagen bedenklich. Falls eine Weiterverarbeitung der Molke stattfand, so geschah dies meist zu Molkepulver oder Proteinkonzentrat. Als Untersuchungen der Molkeproteine jedoch unter pharmazeutischen Gesichtspunkten interessante Eigenschaften nahelegten, stieg das Interesse am Bioprodukt Molke und ihren Proteinen an. So stehen beispielsweise f{\"u}r die Molkeproteine a-Lactalbumin (ala) und b-Lactoglobulin (blg) antibakterielle, anticancerogene und diverse andere physiologische Effekte in der Diskussion. Gegenw{\"a}rtig finden meist Membranverfahren zur Aufreinigung von Molkeproteinen Anwendung. Als alternatives Verfahren wurde am Institut f{\"u}r Bioverfahrenstechnik in Kaiserslautern ein chromatographisches Verfahren entwickelt, bei dem nat{\"u}rliche Tonminerale zum Einsatz kamen. Nach chemischer und physikalischer Modifikation des Ausgangsmaterials durch den Hersteller S{\"u}d-Chemie wurden drei der Adsorber f{\"u}r n{\"a}here Untersuchungen zur Auftrennung von Molkeproteinen aus Molkekonzentrat herangezogen. Nach einer Cross-Flow-Filtration des Molkekonzentrats erfolgte die Aufreinigung der Molkeproteine in einem FPLC-System.}, language = {de} } @article{GollandKriegesmann2023, author = {Golland, Alexander and Kriegesmann, Torben}, title = {Zivilprozessuale Fragen zum datenschutzrechtlichen Schadensersatzanspruch}, series = {MMR - Zeitschrift f{\"u}r IT-Recht und Recht der Digitalisierung}, journal = {MMR - Zeitschrift f{\"u}r IT-Recht und Recht der Digitalisierung}, number = {10}, publisher = {Beck}, address = {M{\"u}nchen}, issn = {2698-7988}, pages = {733 -- 739}, year = {2023}, abstract = {Im Verfahren gegen die {\"O}sterreichische Post AG (Rs. C-300/21) befasste sich der EuGH erstmals mit dem in Art. 82 DS-GVO geregelten datenschutzrechtlichen Schadensersatzanspruch. Mit den Klarstellungen des EuGH verschieben sich die Probleme nun st{\"a}rker zu den „klassischen" Fragen des Schadensersatzrechts im Zivilprozess. Relevant sind dabei vor allem Aspekte der Darlegungs- und Beweislast und deren Besonderheiten mit Blick auf den Ersatz immaterieller Sch{\"a}den. Der Beitrag fokussiert sich auf die Voraussetzungen und den dabei zu f{\"u}hrenden Tatsachenbeweis bei der Klage des Betroffenen gegen den Verantwortlichen auf Ersatz immaterieller Sch{\"a}den.}, language = {de} } @incollection{Golland2024, author = {Golland, Alexander}, title = {Kommentierung von \S\S 6 bis 10 EKD-Datenschutzgesetz}, series = {EKD-Datenschutzgesetz. Datenschutzbestimmungen der evangelischen Kirche}, booktitle = {EKD-Datenschutzgesetz. Datenschutzbestimmungen der evangelischen Kirche}, editor = {Wagner, Ralph}, publisher = {Nomos}, address = {Baden-Baden}, isbn = {978-3-8487-8111-9}, pages = {153 -- 228}, year = {2024}, language = {de} } @techreport{BarnatArntzBerneckeretal.2024, type = {Working Paper}, author = {Barnat, Miriam and Arntz, Kristian and Bernecker, Andreas and Fissabre, Anke and Franken, Norbert and Goldbach, Daniel and H{\"u}ning, Felix and J{\"o}rissen, J{\"o}rg and Kirsch, Ansgar and Pettrak, J{\"u}rgen and Rexforth, Matthias and Josef, Rosenkranz and Terstegge, Andreas}, title = {Strategische Gestaltung von Studieng{\"a}ngen f{\"u}r die Zukunft: Ein kollaborativ entwickeltes Self-Assessment}, series = {Hochschulforum Digitalisierung - Diskussionspapier}, journal = {Hochschulforum Digitalisierung - Diskussionspapier}, publisher = {Stifterverband f{\"u}r die Deutsche Wissenschaft}, address = {Berlin}, issn = {2365-7081}, pages = {16 Seiten}, year = {2024}, abstract = {Das Diskussionspapier beschreibt einen Prozess an der FH Aachen zur Entwicklung und Implementierung eines Self-Assessment-Tools f{\"u}r Studieng{\"a}nge. Dieser Prozess zielte darauf ab, die Relevanz der Themen Digitalisierung, Internationalisierung und Nachhaltigkeit in Studieng{\"a}ngen zu st{\"a}rken. Durch Workshops und kollaborative Entwicklung mit Studiendekan:innen entstand ein Fragebogen, der zur Reflexion und strategischen Weiterentwicklung der Studieng{\"a}nge dient.}, language = {de} } @inproceedings{KramerBragardRitzetal.2024, author = {Kramer, Pia and Bragard, Michael and Ritz, Thomas and Ferfer, Ute and Schiffers, Tim}, title = {Visualizing, Enhancing and Predicting Students' Success through ECTS Monitoring}, series = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, booktitle = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, publisher = {IEEE}, address = {New York, NY}, issn = {2165-9559}, doi = {10.1109/EDUCON60312.2024.10578652}, pages = {5 Seiten}, year = {2024}, abstract = {This paper serves as an introduction to the ECTS monitoring system and its potential applications in higher education. It also emphasizes the potential for ECTS monitoring to become a proactive system, supporting students by predicting academic success and identifying groups of potential dropouts for tailored support services. The use of the nearest neighbor analysis is suggested for improving data analysis and prediction accuracy.}, language = {en} } @inproceedings{RuettersBragardDolls2024, author = {R{\"u}tters, Ren{\´e} and Bragard, Michael and Dolls, Sarah}, title = {The Inverted Rotary Pendulum: Facilitating Practical Teaching in Advanced Control Engineering}, series = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, booktitle = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, publisher = {IEEE}, address = {New York, NY}, issn = {2165-9559}, doi = {10.1109/EDUCON60312.2024.10578937}, pages = {5 Seiten}, year = {2024}, abstract = {This paper outlines a practical approach to teach control engineering principles, with an inverted rotary pendulum, serving as an illustrative example. It shows how the pendulum is embedded in an advanced course of control engineering. This approach is incorporated into a flipped-classroom concept, as well as classical teaching concepts, offering students practical experience in control engineering. In addition, the design of the pendulum is shown, using a Raspberry Pi as the target platform for Matlab Simulink. This pendulum can be used in the classroom to evaluate the controller design mentioned above. It is analysed if the use of the pendulum generates a deeper understanding of the learning contents.}, language = {en} } @inproceedings{BeckerBragard2024, author = {Becker, Tim and Bragard, Michael}, title = {Low-Voltage DC Training Lab for Electric Drives - Optimizing the Balancing Act Between High Student Throughput and Individual Learning Speed}, series = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, booktitle = {2024 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}, publisher = {IEEE}, address = {New York, NY}, issn = {2165-9559}, doi = {10.1109/EDUCON60312.2024.10578902}, pages = {8 Seiten}, year = {2024}, abstract = {After a brief introduction of conventional laboratory structures, this work focuses on an innovative and universal approach for a setup of a training laboratory for electric machines and drive systems. The novel approach employs a central 48 V DC bus, which forms the backbone of the structure. Several sets of DC machine, asynchronous machine and synchronous machine are connected to this bus. The advantages of the novel system structure are manifold, both from a didactic and a technical point of view: Student groups can work on their own performance level in a highly parallelized and at the same time individualized way. Additional training setups (similar or different) can easily be added. Only the total power dissipation has to be provided, i.e. the DC bus balances the power flow between the student groups. Comparative results of course evaluations of several cohorts of students are shown.}, language = {en} } @incollection{Fissabre2024, author = {Fissabre, Anke}, title = {Eine moderne Sainte-Chapelle in K{\"o}ln. Otto Bartnings Stahlkirche auf der Pressa 1928}, series = {Baugedanken: Einsichten, Ansichten, Aussichten f{\"u}r Jan Pieper zum 80. Geburtstag}, booktitle = {Baugedanken: Einsichten, Ansichten, Aussichten f{\"u}r Jan Pieper zum 80. Geburtstag}, editor = {Naujokat, Anke and Hake, Verena and Schindler, Bruno and Sch{\"o}tten, Bj{\"o}rn}, publisher = {Geym{\"u}ller Verag f{\"u}r Architektur}, address = {Aachen}, isbn = {978-3-943164-87-9}, pages = {66 -- 81}, year = {2024}, language = {de} } @misc{FrauenrathDieringerPateletal.2011, author = {Frauenrath, Tobias and Dieringer, Matthias and Patel, Nishant and Zerdem, Celal and Hentschel, Jan and Renz, Wolfgang and Niendorf, Thoralf}, title = {From Artifact to Merit: Cardiac Gated MRI at 7T \& 3T using Magneto-Hydrodynamic Effects for Synchronization}, series = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, journal = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, issn = {1545-4428}, year = {2011}, abstract = {ECG is corrupted by magneto-hydrodynamic effects at higher magnetic field strength. Artifacts in the ECG trace and severe T-wave elevation might be mis-interpreted as R-waves. MHD being inherently sensitive to blood flow and blood velocity provides an alternative approach for cardiac gating, even in peripheral target areas far away from the commonly used upper torso positions of ECG electrodes. This feature would be very beneficial to address traveling time induced motion artifacts and trigger latency related issues raised by ECG-gated peripheral MR angiography. For all those reasons, this work proposes the use of MHD-trigger for cardiac gated MR.}, language = {en} } @misc{FrauenrathdeGeyerd'OrthNiendorf2011, author = {Frauenrath, Tobias and de Geyer d'Orth, Thibaut and Niendorf, Thoralf}, title = {Assessment of Accuracy \& Reproducibility of ECG, Pulse Oximetry \& Phonocardiogram Gating of Cardiac MRI at 7T}, series = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, journal = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, issn = {1545-4428}, year = {2011}, abstract = {At (ultra)high magnetic fields the artifact sensitivity of ECG recordings increases. This bears the risk of R-wave mis-registration which has been consistently reported for ECG triggered CMR at 7.0T. Realizing the constraints of conventional ECG, acoustic cardiac triggering (ACT) has been proposed. The clinical ACT has not been carefully examined yet. For this reason, this work scrutinizes the suitability, accuracy and reproducibility of ACT for CMR at 7.0T. For this purpose, the trigger reliability and trigger detection variance are examined together with an qualitative and quantitative assessment of image quality of the heart at 7.0T.}, language = {en} } @misc{MartinFrauenrathZerdemetal.2011, author = {Martin, Conrad Steven and Frauenrath, Tobias and Zerdem, Celal and Renz, Wolfgang and Niendorf, Thoralf}, title = {Evaluation of Magneto Alert Sensor (MALSE) to Improve MR Safety by Decreasing the Incidence of Ferromagnetic Projectile Accidents}, series = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, journal = {2011 ISMRM Annual Meeting Proceedings}, issn = {1545-4428}, year = {2011}, abstract = {The magnetic forces of fringe magnetic fields of MR systems on ferromagnetic components can impose a severe patient, occupational health and safety hazard. MRI accidents are listed as number 9 of the top 10 risks in modern medicine. With the advent of ultrahigh field MR systems including passively shielded magnet versions, this risk, commonly known as the missile or projectile effect is even more pronounced. A strategy employing magnetic field sensors which can be attached to ferromagnetic objects that are commonly used in a clinical environment is conceptually appealing for the pursuit of reducing the risk of ferromagnetic projectile accidents.}, language = {en} } @misc{FrauenrathRenzRiegeretal.2010, author = {Frauenrath, Tobias and Renz, Wolfgang and Rieger, Jan and G{\"o}mmel, Andreas and Butenweg, Christoph and Niendorf, Thoralf}, title = {High Spatial Resolution 3D MRI of the Larynx Using a Dedicated TX/RX Phased Array Coil at 7.0T}, series = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, journal = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, issn = {1545-4428}, year = {2010}, abstract = {MRI holds great potential for elucidating laryngeal and vocal fold anatomy together with the assessment of physiological processes associated in human phonation. However, MRI of human phonation remains very challenging due to the small size of the targeted structures, interfering signal from fat, air between the vocal folds and surrounding muscles and physiological motion. These anatomical/physiological constraints translate into stringent technical requirements in balancing, scan time, image contrast, immunity to physiological motion, temporal resolution and spatial resolution. Motivated by these challenges and limitations this study is aiming at translating the sensitivity gain at ultra-high magnetic fields for enhanced high spatial resolution 3D imaging of the larynx and vocal tract. To approach this goal a dedicated two channel TX/RX larynx coil is being proposed.}, language = {en} } @misc{HezelFrauenrathRenzetal.2010, author = {Hezel, Fabian and Frauenrath, Tobias and Renz, Wolfgang and Schulz-Menger, Jeanette and Niendorf, Thoralf}, title = {Feasibility of CINE Myocardial T2* Mapping Using Susceptibility Weighted Gradient-Echo Imaging at 7.0 T}, series = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, journal = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, issn = {1545-4428}, year = {2010}, abstract = {This study is designed to demonstrate the promise of susceptibility weighted 2D CINE FLASH and T2* Mapping of the heart at 7T.}, language = {en} } @misc{FrauenrathBeckerHezeletal.2010, author = {Frauenrath, Tobias and Becker, Meike and Hezel, Fabian and Krombach, Gabriele A. and Kremer, Ute and Schulz-Menger, Jeanette and Niendorf, Thoralf}, title = {Comparison of Left Function Assessment Using Phonocardiogram and Electrocardiogram Triggered 2D SSFP CINE MR Imaging at 1.5 T and 3.0 T}, series = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, journal = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, issn = {1545-4428}, year = {2010}, abstract = {As high-field cardiac MRI (CMR) becomes more widespread the propensity of ECG to distortions and mistriggering increases and with it the motivation for a cardiac triggering alternative. Hence, this study explores the suitability of acoustic cardiac triggering (ACT) for left ventricular (LV) function assessment in healthy subjects at 1.5T and 3.0T.}, language = {en} } @misc{DieringerRenzLindeletal.2010, author = {Dieringer, Matthias A. and Renz, Wolfgang and Lindel, Tomasz and Seifert, Frank and Frauenrath, Tobias and Waiczies, Helmar and von Knobelsdorff-Brenkhoff, Florian and Santoro, Davide and Hoffmann, Werner and Ittermann, Bernd and Schulz-Menger, Jeanette and Niendorf, Thoralf}, title = {4CH TX/RX Surface Coil for 7T: Design, Optimization and Application for Cardiac Function Imaging}, series = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, journal = {2010 ISMRM-ESMRMB joint annual meeting}, issn = {1545-4428}, year = {2010}, abstract = {Practical impediments of ultra high field cardiovascular MR (CVMR) can be catalogued in exacerbated magnetic field and radio frequency (RF) inhomogeneities, susceptibility and off-resonance effects, conductive and dielectric effects in tissue, and RF power deposition constraints, which all bear the potential to spoil the benefit of CVMR at 7T. Therefore, a four element cardiac transceive surface coil array was developed. Cardiac imaging provided clinically acceptable signal homogeneity with an excellent blood myocardium contrast. Subtle anatomic structures, such as pericardium, mitral and tricuspid valves and their apparatus, papillary muscles, and trabecles were accurately delineated.}, language = {en} } @article{FiedlerOrzadaFloeseretal.2021, author = {Fiedler, Thomas M. and Orzada, Stephan and Fl{\"o}ser, Martina and Rietsch, Stefan H. G. and Quick, Harald H. and Ladd, Mark E. and Bitz, Andreas}, title = {Performance analysis of integrated RF microstrip transmit antenna arrays with high channel count for body imaging at 7 T}, series = {NMR in Biomedicine}, volume = {34}, journal = {NMR in Biomedicine}, number = {7}, publisher = {Wiley}, address = {Weinheim}, issn = {0952-3480 (ISSN)}, doi = {10.1002/nbm.4515}, pages = {18 SeitenWiley}, year = {2021}, abstract = {The aim of the current study was to investigate the performance of integrated RF transmit arrays with high channel count consisting of meander microstrip antennas for body imaging at 7 T and to optimize the position and number of transmit ele- ments. RF simulations using multiring antenna arrays placed behind the bore liner were performed for realistic exposure conditions for body imaging. Simulations were performed for arrays with as few as eight elements and for arrays with high channel counts of up to 48 elements. The B1+ field was evaluated regarding the degrees of freedom for RF shimming in the abdomen. Worst-case specific absorption rate (SARwc ), SAR overestimation in the matrix compression, the number of virtual obser- vation points (VOPs) and SAR efficiency were evaluated. Constrained RF shimming was performed in differently oriented regions of interest in the body, and the devia- tion from a target B1+ field was evaluated. Results show that integrated multiring arrays are able to generate homogeneous B1+ field distributions for large FOVs, espe- cially for coronal/sagittal slices, and thus enable body imaging at 7 T with a clinical workflow; however, a low duty cycle or a high SAR is required to achieve homoge- neous B1+ distributions and to exploit the full potential. In conclusion, integrated arrays allow for high element counts that have high degrees of freedom for the pulse optimization but also produce high SARwc , which reduces the SAR accuracy in the VOP compression for low-SAR protocols, leading to a potential reduction in array performance. Smaller SAR overestimations can increase SAR accuracy, but lead to a high number of VOPs, which increases the computational cost for VOP evaluation and makes online SAR monitoring or pulse optimization challenging. Arrays with interleaved rings showed the best results in the study.}, language = {en} } @article{HarrisKleefeld2018, author = {Harris, Isaac and Kleefeld, Andreas}, title = {The inverse scattering problem for a conductive boundary condition and transmission eigenvalues}, series = {Applicable Analysis}, volume = {99}, journal = {Applicable Analysis}, number = {3}, publisher = {Taylor \& Francis}, address = {London}, issn = {1563-504X}, doi = {10.1080/00036811.2018.1504028}, pages = {508 -- 529}, year = {2018}, abstract = {In this paper, we consider the inverse scattering problem associated with an inhomogeneous media with a conductive boundary. In particular, we are interested in two problems that arise from this inverse problem: the inverse conductivity problem and the corresponding interior transmission eigenvalue problem. The inverse conductivity problem is to recover the conductive boundary parameter from the measured scattering data. We prove that the measured scatted data uniquely determine the conductivity parameter as well as describe a direct algorithm to recover the conductivity. The interior transmission eigenvalue problem is an eigenvalue problem associated with the inverse scattering of such materials. We investigate the convergence of the eigenvalues as the conductivity parameter tends to zero as well as prove existence and discreteness for the case of an absorbing media. Lastly, several numerical and analytical results support the theory and we show that the inside-outside duality method can be used to reconstruct the interior conductive eigenvalues.}, language = {en} } @article{KleefeldPieronek2020, author = {Kleefeld, Andreas and Pieronek, J.}, title = {Elastic transmission eigenvalues and their computation via the method of fundamental solutions}, series = {Applicable Analysis}, volume = {100}, journal = {Applicable Analysis}, number = {16}, publisher = {Taylore \& Francis}, address = {London}, issn = {1563-504X}, doi = {10.1080/00036811.2020.1721473}, pages = {3445 -- 3462}, year = {2020}, abstract = {A stabilized version of the fundamental solution method to catch ill-conditioning effects is investigated with focus on the computation of complex-valued elastic interior transmission eigenvalues in two dimensions for homogeneous and isotropic media. Its algorithm can be implemented very shortly and adopts to many similar partial differential equation-based eigenproblems as long as the underlying fundamental solution function can be easily generated. We develop a corroborative approximation analysis which also implicates new basic results for transmission eigenfunctions and present some numerical examples which together prove successful feasibility of our eigenvalue recovery approach.}, language = {en} } @article{BreussKleefeld2020, author = {Breuß, Michael and Kleefeld, Andreas}, title = {Implicit monotone difference methods for scalar conservation laws with source terms}, series = {Acta Mathematica Vietnamica}, volume = {45}, journal = {Acta Mathematica Vietnamica}, publisher = {Springer Singapore}, address = {Singapore}, issn = {2315-4144}, doi = {10.1007/s40306-019-00354-1}, pages = {709 -- 738}, year = {2020}, abstract = {In this article, a concept of implicit methods for scalar conservation laws in one or more spatial dimensions allowing also for source terms of various types is presented. This material is a significant extension of previous work of the first author (Breuß SIAM J. Numer. Anal. 43(3), 970-986 2005). Implicit notions are developed that are centered around a monotonicity criterion. We demonstrate a connection between a numerical scheme and a discrete entropy inequality, which is based on a classical approach by Crandall and Majda. Additionally, three implicit methods are investigated using the developed notions. Next, we conduct a convergence proof which is not based on a classical compactness argument. Finally, the theoretical results are confirmed by various numerical tests.}, language = {en} } @article{AsanteAsamaniKleefeldWade2020, author = {Asante-Asamani, E.O. and Kleefeld, Andreas and Wade, B.A.}, title = {A second-order exponential time differencing scheme for non-linear reaction-diffusion systems with dimensional splitting}, series = {Journal of Computational Physics}, volume = {415}, journal = {Journal of Computational Physics}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {0021-9991}, doi = {10.1016/j.jcp.2020.109490}, year = {2020}, abstract = {A second-order L-stable exponential time-differencing (ETD) method is developed by combining an ETD scheme with approximating the matrix exponentials by rational functions having real distinct poles (RDP), together with a dimensional splitting integrating factor technique. A variety of non-linear reaction-diffusion equations in two and three dimensions with either Dirichlet, Neumann, or periodic boundary conditions are solved with this scheme and shown to outperform a variety of other second-order implicit-explicit schemes. An additional performance boost is gained through further use of basic parallelization techniques.}, language = {en} } @incollection{Kleefeld2020, author = {Kleefeld, Andreas}, title = {Numerical calculation of interior transmission eigenvalues with mixed boundary conditions}, series = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, booktitle = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, editor = {Constanda, Christian}, publisher = {Birkh{\"a}user}, address = {Cham}, isbn = {978-3-030-48185-8 (Hardcover)}, doi = {10.1007/978-3-030-48186-5_9}, pages = {173 -- 195}, year = {2020}, abstract = {Interior transmission eigenvalue problems for the Helmholtz equation play an important role in inverse wave scattering. Some distribution properties of those eigenvalues in the complex plane are reviewed. Further, a new scattering model for the interior transmission eigenvalue problem with mixed boundary conditions is described and an efficient algorithm for computing the interior transmission eigenvalues is proposed. Finally, extensive numerical results for a variety of two-dimensional scatterers are presented to show the validity of the proposed scheme.}, language = {en} } @article{MartinVaqueroKleefeld2020, author = {Mart{\´i}n-Vaquero, J. and Kleefeld, Andreas}, title = {Solving nonlinear parabolic PDEs in several dimensions: Parallelized ESERK codes}, series = {Journal of Computational Physics}, journal = {Journal of Computational Physics}, number = {423}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {0021-9991}, doi = {10.1016/j.jcp.2020.109771}, year = {2020}, abstract = {There is a very large number of very important situations which can be modeled with nonlinear parabolic partial differential equations (PDEs) in several dimensions. In general, these PDEs can be solved by discretizing in the spatial variables and transforming them into huge systems of ordinary differential equations (ODEs), which are very stiff. Therefore, standard explicit methods require a large number of iterations to solve stiff problems. But implicit schemes are computationally very expensive when solving huge systems of nonlinear ODEs. Several families of Extrapolated Stabilized Explicit Runge-Kutta schemes (ESERK) with different order of accuracy (3 to 6) are derived and analyzed in this work. They are explicit methods, with stability regions extended, along the negative real semi-axis, quadratically with respect to the number of stages s, hence they can be considered to solve stiff problems much faster than traditional explicit schemes. Additionally, they allow the adaptation of the step length easily with a very small cost. Two new families of ESERK schemes (ESERK3 and ESERK6) are derived, and analyzed, in this work. Each family has more than 50 new schemes, with up to 84.000 stages in the case of ESERK6. For the first time, we also parallelized all these new variable step length and variable number of stages algorithms (ESERK3, ESERK4, ESERK5, and ESERK6). These parallelized strategies allow to decrease times significantly, as it is discussed and also shown numerically in two problems. Thus, the new codes provide very good results compared to other well-known ODE solvers. Finally, a new strategy is proposed to increase the efficiency of these schemes, and it is discussed the idea of combining ESERK families in one code, because typically, stiff problems have different zones and according to them and the requested tolerance the optimum order of convergence is different.}, language = {en} } @article{Kleefeld2021, author = {Kleefeld, Andreas}, title = {The hot spots conjecture can be false: some numerical examples}, series = {Advances in Computational Mathematics}, volume = {47}, journal = {Advances in Computational Mathematics}, publisher = {Springer}, address = {Dordrecht}, issn = {1019-7168}, doi = {10.1007/s10444-021-09911-5}, year = {2021}, abstract = {The hot spots conjecture is only known to be true for special geometries. This paper shows numerically that the hot spots conjecture can fail to be true for easy to construct bounded domains with one hole. The underlying eigenvalue problem for the Laplace equation with Neumann boundary condition is solved with boundary integral equations yielding a non-linear eigenvalue problem. Its discretization via the boundary element collocation method in combination with the algorithm by Beyn yields highly accurate results both for the first non-zero eigenvalue and its corresponding eigenfunction which is due to superconvergence. Additionally, it can be shown numerically that the ratio between the maximal/minimal value inside the domain and its maximal/minimal value on the boundary can be larger than 1 + 10- 3. Finally, numerical examples for easy to construct domains with up to five holes are provided which fail the hot spots conjecture as well.}, language = {en} } @misc{BurgethKleefeldNaegeletal.2020, author = {Burgeth, Bernhard and Kleefeld, Andreas and Naegel, Beno{\^i}t and Perret, Benjamin}, title = {Editorial — Special Issue: ISMM 2019}, series = {Mathematical Morphology - Theory and Applications}, volume = {4}, journal = {Mathematical Morphology - Theory and Applications}, number = {1}, publisher = {De Gruyter}, address = {Warschau}, issn = {2353-3390}, doi = {10.1515/mathm-2020-0200}, pages = {159 -- 161}, year = {2020}, abstract = {This editorial presents the Special Issue dedicated to the conference ISMM 2019 and summarizes the articles published in this Special Issue.}, language = {en} } @article{KleefeldZimmermann2022, author = {Kleefeld, Andreas and Zimmermann, M.}, title = {Computing Elastic Interior Transmission Eigenvalues}, series = {Integral Methods in Science and Engineering}, journal = {Integral Methods in Science and Engineering}, editor = {Constanda, Christian and Bodmann, Bardo E.J. and Harris, Paul J.}, publisher = {Birkh{\"a}user}, address = {Cham}, isbn = {978-3-031-07171-3}, doi = {10.1007/978-3-031-07171-3_10}, pages = {139 -- 155}, year = {2022}, abstract = {An alternative method is presented to numerically compute interior elastic transmission eigenvalues for various domains in two dimensions. This is achieved by discretizing the resulting system of boundary integral equations in combination with a nonlinear eigenvalue solver. Numerical results are given to show that this new approach can provide better results than the finite element method when dealing with general domains.}, language = {en} } @inproceedings{BurgethKleefeldZhangetal.2022, author = {Burgeth, Bernhard and Kleefeld, Andreas and Zhang, Eugene and Zhang, Yue}, title = {Towards Topological Analysis of Non-symmetric Tensor Fields via Complexification}, series = {Discrete Geometry and Mathematical Morphology}, booktitle = {Discrete Geometry and Mathematical Morphology}, editor = {Baudrier, {\´E}tienne and Naegel, Beno{\^i}t and Kr{\"a}henb{\"u}hl, Adrien and Tajine, Mohamed}, publisher = {Springer}, address = {Cham}, isbn = {978-3-031-19897-7}, doi = {10.1007/978-3-031-19897-7_5}, pages = {48 -- 59}, year = {2022}, abstract = {Fields of asymmetric tensors play an important role in many applications such as medical imaging (diffusion tensor magnetic resonance imaging), physics, and civil engineering (for example Cauchy-Green-deformation tensor, strain tensor with local rotations, etc.). However, such asymmetric tensors are usually symmetrized and then further processed. Using this procedure results in a loss of information. A new method for the processing of asymmetric tensor fields is proposed restricting our attention to tensors of second-order given by a 2x2 array or matrix with real entries. This is achieved by a transformation resulting in Hermitian matrices that have an eigendecomposition similar to symmetric matrices. With this new idea numerical results for real-world data arising from a deformation of an object by external forces are given. It is shown that the asymmetric part indeed contains valuable information.}, language = {en} } @article{ChwallekNawrathKrastinaetal.2024, author = {Chwallek, Constanze and Nawrath, Lara and Krastina, Anzelika and Bruksle, Ieva}, title = {Supportive research on sustainable entrepreneurship and business practices}, series = {SECA Sustainable Entrepreneurship for Climate Action}, journal = {SECA Sustainable Entrepreneurship for Climate Action}, number = {3}, publisher = {Lapland University of Applied Sciences Ltd}, address = {Rovaniemi}, isbn = {978-952-316-514-4 (pdf)}, issn = {2954-1654 (on-line publication)}, pages = {67 Seiten}, year = {2024}, language = {en} } @article{HarrisKleefeld2022, author = {Harris, Isaac and Kleefeld, Andreas}, title = {Analysis and computation of the transmission eigenvalues with a conductive boundary condition}, series = {Applicable Analysis}, volume = {101}, journal = {Applicable Analysis}, number = {6}, publisher = {Taylor \& Francis}, address = {London}, issn = {1563-504X}, doi = {10.1080/00036811.2020.1789598}, pages = {1880 -- 1895}, year = {2022}, abstract = {We provide a new analytical and computational study of the transmission eigenvalues with a conductive boundary condition. These eigenvalues are derived from the scalar inverse scattering problem for an inhomogeneous material with a conductive boundary condition. The goal is to study how these eigenvalues depend on the material parameters in order to estimate the refractive index. The analytical questions we study are: deriving Faber-Krahn type lower bounds, the discreteness and limiting behavior of the transmission eigenvalues as the conductivity tends to infinity for a sign changing contrast. We also provide a numerical study of a new boundary integral equation for computing the eigenvalues. Lastly, using the limiting behavior we will numerically estimate the refractive index from the eigenvalues provided the conductivity is sufficiently large but unknown.}, language = {en} } @article{ClausnitzerKleefeld2024, author = {Clausnitzer, Julian and Kleefeld, Andreas}, title = {A spectral Galerkin exponential Euler time-stepping scheme for parabolic SPDEs on two-dimensional domains with a C² boundary}, series = {Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series B}, volume = {29}, journal = {Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series B}, number = {4}, publisher = {AIMS}, address = {Springfield}, issn = {1531-3492}, doi = {10.3934/dcdsb.2023148}, pages = {1624 -- 1651}, year = {2024}, abstract = {We consider the numerical approximation of second-order semi-linear parabolic stochastic partial differential equations interpreted in the mild sense which we solve on general two-dimensional domains with a C² boundary with homogeneous Dirichlet boundary conditions. The equations are driven by Gaussian additive noise, and several Lipschitz-like conditions are imposed on the nonlinear function. We discretize in space with a spectral Galerkin method and in time using an explicit Euler-like scheme. For irregular shapes, the necessary Dirichlet eigenvalues and eigenfunctions are obtained from a boundary integral equation method. This yields a nonlinear eigenvalue problem, which is discretized using a boundary element collocation method and is solved with the Beyn contour integral algorithm. We present an error analysis as well as numerical results on an exemplary asymmetric shape, and point out limitations of the approach.}, language = {en} } @article{FrauenrathHezelRenzetal.2010, author = {Frauenrath, Tobias and Hezel, Fabian and Renz, Wolfgang and de Geyer d'Orth, Thibaut and Dieringer, Matthias and von Knobelsdorf-Brenkenhoff, Florian and Prothmann, Marcel and Schulz-Menger, Jeanette and Niendorf, Thoralf}, title = {Acoustic cardiac triggering: a practical solution for synchronization and gating of cardiovascular magnetic resonance at 7 Tesla}, series = {Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance}, volume = {12}, journal = {Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance}, number = {1}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {1532-429X}, doi = {10.1186/1532-429X-12-67}, year = {2010}, abstract = {Background To demonstrate the applicability of acoustic cardiac triggering (ACT) for imaging of the heart at ultrahigh magnetic fields (7.0 T) by comparing phonocardiogram, conventional vector electrocardiogram (ECG) and traditional pulse oximetry (POX) triggered 2D CINE acquisitions together with (i) a qualitative image quality analysis, (ii) an assessment of the left ventricular function parameter and (iii) an examination of trigger reliability and trigger detection variance derived from the signal waveforms. Results ECG was susceptible to severe distortions at 7.0 T. POX and ACT provided waveforms free of interferences from electromagnetic fields or from magneto-hydrodynamic effects. Frequent R-wave mis-registration occurred in ECG-triggered acquisitions with a failure rate of up to 30\% resulting in cardiac motion induced artifacts. ACT and POX triggering produced images free of cardiac motion artefacts. ECG showed a severe jitter in the R-wave detection. POX also showed a trigger jitter of approximately Δt = 72 ms which is equivalent to two cardiac phases. ACT showed a jitter of approximately Δt = 5 ms only. ECG waveforms revealed a standard deviation for the cardiac trigger offset larger than that observed for ACT or POX waveforms. Image quality assessment showed that ACT substantially improved image quality as compared to ECG (image quality score at end-diastole: ECG = 1.7 ± 0.5, ACT = 2.4 ± 0.5, p = 0.04) while the comparison between ECG vs. POX gated acquisitions showed no significant differences in image quality (image quality score: ECG = 1.7 ± 0.5, POX = 2.0 ± 0.5, p = 0.34). Conclusions The applicability of acoustic triggering for cardiac CINE imaging at 7.0 T was demonstrated. ACT's trigger reliability and fidelity are superior to that of ECG and POX. ACT promises to be beneficial for cardiovascular magnetic resonance at ultra-high field strengths including 7.0 T.}, language = {en} } @article{KobFrauenrath2009, author = {Kob, Malte and Frauenrath, Tobias}, title = {A system for parallel measurement of glottis opening and larynx position}, series = {Biomedical Signal Processing and Control}, volume = {4}, journal = {Biomedical Signal Processing and Control}, number = {3}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {1746-8108}, doi = {10.1016/j.bspc.2009.03.004}, pages = {221 -- 228}, year = {2009}, abstract = {The simultaneous assessment of glottal dynamics and larynx position can be beneficial for the diagnosis of disordered voice or speech production and swallowing. Up to now, methods either concentrate on assessment of the glottis opening using optical, acoustical or electrical (electroglottography, EGG) methods, or on visualisation of the larynx position using ultrasound, computer tomography or magnetic resonance imaging techniques. The method presented here makes use of a time-multiplex measurement approach of space-resolved transfer impedances through the larynx. The fast sequence of measurements allows a quasi simultaneous assessment of both larynx position and EGG signal using up to 32 transmit-receive signal paths. The system assesses the dynamic opening status of the glottis as well as the vertical and back/forward motion of the larynx. Two electrode-arrays are used for the measurement of the electrical transfer impedance through the neck in different directions. From the acquired data the global and individual conductivity is calculated as well as a 2D point spatial representation of the minimum impedance. The position information is shown together with classical EGG signals allowing a synchronous visual assessment of glottal area and larynx position. A first application to singing voice analysis is presented that indicate a high potential of the method for use as a non-invasive tool in the diagnosis of voice, speech, and swallowing disorders.}, language = {en} } @article{HeinrichsUttingFrauenrathetal.2009, author = {Heinrichs, Uwe and Utting, Jane F. and Frauenrath, Tobias and Hezel, Fabian and Krombach, Gabriele A. and Hodenius, Michael A. J. and Kozerke, Sebastian and Niendorf, Thoralf}, title = {Myocardial T2 mapping free of distortion using susceptibility-weighted fast spin-echo imaging: A feasibility study at 1.5 T and 3.0 T}, series = {Magnetic Resonance in Medicine}, volume = {62}, journal = {Magnetic Resonance in Medicine}, number = {3}, publisher = {Wiley-Liss}, address = {New York}, issn = {1522-2594}, doi = {10.1002/mrm.22054}, pages = {822 -- 828}, year = {2009}, abstract = {This study demonstrates the feasibility of applying free-breathing, cardiac-gated, susceptibility-weighted fast spin-echo imaging together with black blood preparation and navigator-gated respiratory motion compensation for anatomically accurate T₂ mapping of the heart. First, T₂ maps are presented for oil phantoms without and with respiratory motion emulation (T₂ = (22.1 ± 1.7) ms at 1.5 T and T₂ = (22.65 ± 0.89) ms at 3.0 T). T₂ relaxometry of a ferrofluid revealed relaxivities of R2 = (477.9 ± 17) mM⁻¹s⁻¹ and R2 = (449.6 ± 13) mM⁻¹s⁻¹ for UFLARE and multiecho gradient-echo imaging at 1.5 T. For inferoseptal myocardial regions mean T₂ values of 29.9 ± 6.6 ms (1.5 T) and 22.3 ± 4.8 ms (3.0 T) were estimated. For posterior myocardial areas close to the vena cava T₂-values of 24.0 ± 6.4 ms (1.5 T) and 15.4 ± 1.8 ms (3.0 T) were observed. The merits and limitations of the proposed approach are discussed and its implications for cardiac and vascular T₂-mapping are considered.}, language = {en} } @article{FrauenrathNiendorfKob2008, author = {Frauenrath, Tobias and Niendorf, Thoralf and Kob, Malte}, title = {Acoustic method for synchronization of Magnetic Resonance Imaging (MRI)}, series = {Acta Acustica}, volume = {94}, journal = {Acta Acustica}, number = {1}, publisher = {Hirzel}, address = {Stuttgart}, issn = {1861-9959}, doi = {10.3813/AAA.918017}, pages = {148 -- 155}, year = {2008}, abstract = {Magnetic Resonance Imaging (MRI) of moving organs requires synchronization with physiological motion or flow, which dictate the viable window for data acquisition. To meet this challenge, this study proposes an acoustic gating device (ACG) that employs acquisition and processing of acoustic signals for synchronization while providing MRI compatibility, immunity to interferences with electro-magnetic and acoustic fields and suitability for MRI at high magnetic field strengths. The applicability and robustness of the acoustic gating approach is examined in a pilot study, where it substitutes conventional ECG-gating for cardiovascular MR. The merits and limitations of the ACG approach are discussed. Implications for MR imaging in the presence of physiological motion are considered including synchronization with other structure- or motion borne sounds.}, language = {en} } @article{Golland2024, author = {Golland, Alexander}, title = {Bußgelder bei Datenschutzverst{\"o}ßen durch Unternehmen}, series = {NJW Neue Juristische Wochenschrift}, journal = {NJW Neue Juristische Wochenschrift}, number = {6}, publisher = {Beck}, address = {M{\"u}nchen}, issn = {0341-1915}, pages = {325 -- 329}, year = {2024}, abstract = {Bald eine Dekade ist es her, dass diese ann{\"a}hernd mantraartig wiederholte Phrase Unternehmen zur Umsetzung datenschutzrechtlicher Vorgaben incentivierte. Was ist davon geblieben? Nur wenige in Deutschland verh{\"a}ngte Bußgelder erreichten Millionenh{\"o}he. Hintergrund ist (auch) das deutsche Ordnungswidrigkeitenrecht, welches in einem Spannungsverh{\"a}ltnis zu den Vorgaben der DS-GVO steht. Ein Bußgeldbescheid der Berliner Datenschutzaufsicht gegen die Deutsche Wohnen sollte Ausl{\"o}ser eines langen, fortdauernden Rechtsstreits werden. Auf Vorlage des KG hatte der EuGH in der Rechtssache C-807/21 („Deutsche Wohnen") erstmals Gelegenheit, sich zur Frage der Bußgeldhaftung zu positionieren.}, language = {de} } @article{GollandSchroeer2024, author = {Golland, Alexander and Schr{\"o}er, Jan-Erik}, title = {Error 404 im Vergabeverfahren: Datenschutz nicht gefunden?}, series = {VergabeR}, journal = {VergabeR}, number = {2}, publisher = {Wolters Kluwer}, address = {K{\"o}ln}, issn = {2366-2247}, pages = {75 -- 92}, year = {2024}, abstract = {Das Thema Datenschutz wurde bei der {\"o}ffentlichen Auftragsvergabe bislang vor allem in Bezug auf Drittlandtransfers personenbezogener Daten in die USA diskutiert. Jedoch spielt der Datenschutz f{\"u}r das Vergabeverfahren und f{\"u}r die Ausf{\"u}hrung datenschutzrelevanter Leistungen generell eine wesentliche Rolle. Gleichwohl herrschen bislang unter {\"o}ffentlichen Auftraggebern Schwierigkeiten, datenschutzrechtlich relevante Fallkonstellationen zu erkennen, die m{\"o}glichen Risiken daraus abzuleiten und, sofern dies gelingt, diesen Risiken angemessen zu begegnen. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der datenschutzrechtlichen Verantwortlichkeit, ihren Folgen und den daraus resultierenden Konsequenzen f{\"u}r die Gestaltung von Vergabeverfahren und Vergabeunterlagen.}, language = {de} } @article{GollandSchroeer2024, author = {Golland, Alexander and Schr{\"o}er, Jan-Erik}, title = {No risk, no fun? Ber{\"u}cksichtigung datenschutzrechtlicher Risiken im Vergabeverfahren}, series = {DSB Datenschutz-Berater}, journal = {DSB Datenschutz-Berater}, number = {5}, publisher = {DFV Mediengruppe}, address = {Frankfurt a.M.}, isbn = {0170-7256}, issn = {No risk, no fun? Ber{\"u}cksichtigung datenschutzrechtlicher Risiken im Vergabeverfahren}, pages = {114 -- 117}, year = {2024}, language = {de} } @article{Golland2024, author = {Golland, Alexander}, title = {Datenschutz beim Einsatz k{\"u}nstlicher Intelligenz im Unternehmen}, series = {NWB}, journal = {NWB}, number = {6}, publisher = {NWB}, address = {Herne}, issn = {0028-3460}, pages = {425 -- 432}, year = {2024}, abstract = {Seit Ende 2022 pr{\"a}gt das Schlagwort „K{\"u}nstliche Intelligenz" (KI) nicht nur den rechtswissenschaftlichen Diskurs. Die allgemeine Verf{\"u}gbarkeit von generativen KI-Modellen, allen voran die großen Sprachmodelle (Large Language Models, kurz: LLM) wie ChatGPT von OpenAI oder Bing AI von Microsoft, erfreuen sich gr{\"o}ßter Beliebtheit: LLM sind in der Lage, auf Grundlage statistischer Methoden - eine entsprechende Schnittstelle (Interface) vorausgesetzt - auch technisch wenig versierten Nutzern verst{\"a}ndliche Antworten auf ihre Fragen zu liefern. Dabei werden nicht nur umfassend Nutzerdaten verarbeitet, sondern auch auf weitere personenbezogene Daten zugegriffen sowie neue Daten erzeugt. Der Beitrag geht der Frage nach, welche spezifischen datenschutzrechtlichen Herausforderungen sich f{\"u}r Unternehmen beim Einsatz solcher LLM stellen.}, language = {de} } @incollection{Golland2022, author = {Golland, Alexander}, title = {Kommentierung von \S 7 Telekommunikation-Telemedien-Datenschutzgesetz}, series = {TTDSG}, booktitle = {TTDSG}, editor = {Riechert, Anne and Wilmer, Thomas}, publisher = {Erich Schmidt}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-503-20978-1}, pages = {145 -- 151}, year = {2022}, language = {de} } @incollection{Golland2022, author = {Golland, Alexander}, title = {Kommentierung von \S 26 Telekommunikation-Telemedien-Datenschutzgesetz}, series = {TTDSG}, booktitle = {TTDSG}, editor = {Riechert, Anne and Wilmer, Thomas}, publisher = {Erich Schmidt}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-503-20978-1}, pages = {439 -- 474}, year = {2022}, language = {de} } @article{Golland2023, author = {Golland, Alexander}, title = {Kompetenz nationaler Wettbewerbsbeh{\"o}rden zur Feststellung eines Verstoßes gegen die DS-GVO}, series = {MMR - Zeitschrift f{\"u}r IT-Recht und Recht der Digitalisierung}, journal = {MMR - Zeitschrift f{\"u}r IT-Recht und Recht der Digitalisierung}, number = {9}, publisher = {Beck}, address = {M{\"u}nchen}, pages = {680 -- 683}, year = {2023}, language = {de} } @article{GollandKelbch2023, author = {Golland, Alexander and Kelbch, Niklas}, title = {Kartellrecht vs. Datenschutzrecht: Rechtsgrundlagen f{\"u}r die Datenverarbeitung in sozialen Netzwerken}, series = {DSB Datenschutz-Berater}, journal = {DSB Datenschutz-Berater}, number = {9}, publisher = {DFV Mediengruppe}, address = {Frankfurt a.M.}, issn = {0170-7256}, pages = {247 -- 249}, year = {2023}, language = {de} } @article{OehlenschlaegerVolkmarStiefelmaieretal.2024, author = {Oehlenschl{\"a}ger, Katharina and Volkmar, Marianne and Stiefelmaier, Judith and Langsdorf, Alexander and Holtmann, Dirk and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {New insights into the influence of pre-culture on robust solvent production of C. acetobutylicum}, series = {Applied Microbiology and Biotechnology}, volume = {108}, journal = {Applied Microbiology and Biotechnology}, publisher = {Springer}, address = {Berlin, Heidelberg}, issn = {1432-0614}, doi = {10.1007/s00253-023-12981-8}, pages = {10 Seiten}, year = {2024}, abstract = {Clostridia are known for their solvent production, especially the production of butanol. Concerning the projected depletion of fossil fuels, this is of great interest. The cultivation of clostridia is known to be challenging, and it is difficult to achieve reproducible results and robust processes. However, existing publications usually concentrate on the cultivation conditions of the main culture. In this paper, the influence of cryo-conservation and pre-culture on growth and solvent production in the resulting main cultivation are examined. A protocol was developed that leads to reproducible cultivations of Clostridium acetobutylicum. Detailed investigation of the cell conservation in cryo-cultures ensured reliable cell growth in the pre-culture. Moreover, a reason for the acid crash in the main culture was found, based on the cultivation conditions of the pre-culture. The critical parameter to avoid the acid crash and accomplish the shift to the solventogenesis of clostridia is the metabolic phase in which the cells of the pre-culture were at the time of inoculation of the main culture; this depends on the cultivation time of the pre-culture. Using cells from the exponential growth phase to inoculate the main culture leads to an acid crash. To achieve the solventogenic phase with butanol production, the inoculum should consist of older cells which are in the stationary growth phase. Considering these parameters, which affect the entire cultivation process, reproducible results and reliable solvent production are ensured.}, language = {en} } @article{HengsbachEngelCwienczeketal.2023, author = {Hengsbach, Jan-Niklas and Engel, Mareike and Cwienczek, Marcel and Stiefelmaier, Judith and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Scalable unseparated bioelectrochemical reactors by using a carbon fiber brush as stirrer and working electrode}, series = {ChemElectroChem}, volume = {10}, journal = {ChemElectroChem}, number = {21}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {2196-0216}, doi = {10.1002/celc.202300440}, pages = {9 Seiten}, year = {2023}, abstract = {The concept of energy conversion into platform chemicals using bioelectrochemical systems (BES) has gained increasing attention in recent years, as the technology simultaneously provides an opportunity for sustainable chemical production and tackles the challenge of Power-to-X technologies. There are many approaches to realize the industrial scale of BES. One concept is to equip standard bioreactors with static electrodes. However, large installations resulted in a negative influence on various reactor parameters. In this study, we present a new single-chamber BES based on a stirred tank reactor in which the stirrer was replaced by a carbon fiber brush, performing the functions of the working electrode and the stirrer. The reactor is characterized in abiotic studies and electro-fermentations with Clostridium acetobutylicum. Compared to standard reactors an increase in butanol production of 20.14±3.66 \% shows that the new BES can be efficiently used for bioelectrochemical processes.}, language = {en} } @article{vonKnobelsdorfBrenkenhoffFrauenrathProthmannetal.2010, author = {von Knobelsdorf-Brenkenhoff, Florian and Frauenrath, Tobias and Prothmann, Marcel and Dieringer, Matthias A. and Hezel, Fabian and Renz, Wolfgang and Kretschel, Kerstin and Niendorf, Thoralf and Schulz-Menger, Jeanette}, title = {Cardiac chamber quantification using magnetic resonance imaging at 7 Tesla—a pilot study}, volume = {20}, publisher = {Springer}, address = {Berlin, Heidelberg}, issn = {0938-7994}, doi = {10.1007/s00330-010-1888-2}, pages = {2844 -- 2852}, year = {2010}, abstract = {Objectives Interest in cardiovascular magnetic resonance (CMR) at 7 T is motivated by the expected increase in spatial and temporal resolution, but the method is technically challenging. We examined the feasibility of cardiac chamber quantification at 7 T. Methods A stack of short axes covering the left ventricle was obtained in nine healthy male volunteers. At 1.5 T, steady-state free precession (SSFP) and fast gradient echo (FGRE) cine imaging with 7 mm slice thickness (STH) were used. At 7 T, FGRE with 7 mm and 4 mm STH were applied. End-diastolic volume, end-systolic volume, ejection fraction and mass were calculated. Results All 7 T examinations provided excellent blood/myocardium contrast for all slice directions. No significant difference was found regarding ejection fraction and cardiac volumes between SSFP at 1.5 T and FGRE at 7 T, while volumes obtained from FGRE at 1.5 T were underestimated. Cardiac mass derived from FGRE at 1.5 and 7 T was larger than obtained from SSFP at 1.5 T. Agreement of volumes and mass between SSFP at 1.5 T and FGRE improved for FGRE at 7 T when combined with an STH reduction to 4 mm. Conclusions This pilot study demonstrates that cardiac chamber quantification at 7 T using FGRE is feasible and agrees closely with SSFP at 1.5 T.}, language = {en} } @inproceedings{LangohrBungCrookston2022, author = {Langohr, Philipp and Bung, Daniel Bernhard and Crookston, Brian M.}, title = {Hybrid investigation of labyrinth weirs: Discharge capacity and energy dissipation}, series = {Proceedings of the 39th IAHR World Congress}, booktitle = {Proceedings of the 39th IAHR World Congress}, editor = {Ortega-S{\´a}nchez, Miguel}, publisher = {International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR)}, address = {Madrid}, isbn = {978-90-832612-1-8}, issn = {2521-7119 (print)}, doi = {10.3850/IAHR-39WC252171192022738}, pages = {2313 -- 2318}, year = {2022}, abstract = {The replacement of existing spillway crests or gates with labyrinth weirs is a proven techno-economical means to increase the discharge capacity when rehabilitating existing structures. However, additional information is needed regarding energy dissipation of such weirs, since due to the folded weir crest, a three-dimensional flow field is generated, yielding more complex overflow and energy dissipation processes. In this study, CFD simulations of labyrinth weirs were conducted 1) to analyze the discharge coefficients for different discharges to compare the Cd values to literature data and 2) to analyze and improve energy dissipation downstream of the structure. All tests were performed for a structure at laboratory scale with a height of approx. P = 30.5 cm, a ratio of the total crest length to the total width of 4.7, a sidewall angle of 10° and a quarter-round weir crest shape. Tested headwater ratios were 0.089 ≤ HT/P ≤ 0.817. For numerical simulations, FLOW-3D Hydro was employed, solving the RANS equations with use of finite-volume method and RNG k-ε turbulence closure. In terms of discharge capacity, results were compared to data from physical model tests performed at the Utah Water Research Laboratory (Utah State University), emphasizing higher discharge coefficients from CFD than from the physical model. For upstream heads, some discrepancy in the range of ± 1 cm between literature, CFD and physical model tests was identified with a discussion regarding differences included in the manuscript. For downstream energy dissipation, variable tailwater depths were considered to analyze the formation and sweep-out of a hydraulic jump. It was found that even for high discharges, relatively low downstream Froude numbers were obtained due to high energy dissipation involved by the three-dimensional flow between the sidewalls. The effects of some additional energy dissipation devices, e.g. baffle blocks or end sills, were also analyzed. End sills were found to be non-effective. However, baffle blocks with different locations may improve energy dissipation downstream of labyrinth weirs.}, language = {en} } @inproceedings{CrookstonBung2022, author = {Crookston, Brian M. and Bung, Daniel Bernhard}, title = {Application of RGB-D cameras in hydraulic laboratory studies}, series = {Proceedings of the 39th IAHR World Congress}, booktitle = {Proceedings of the 39th IAHR World Congress}, editor = {Ortega-S{\´a}nchez, Miguel}, publisher = {International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR)}, address = {Madrid}, isbn = {978-90-832612-1-8}, issn = {2521-7119 (print)}, doi = {10.3850/IAHR-39WC252171192022964}, pages = {5127 -- 5133}, year = {2022}, abstract = {Non-intrusive measuring techniques have attained a lot of interest in relation to both hydraulic modeling and prototype applications. Complimenting acoustic techniques, significant progress has been made for the development of new optical methods. Computer vision techniques can help to extract new information, e. g. high-resolution velocity and depth data, from videos captured with relatively inexpensive, consumer-grade cameras. Depth cameras are sensors providing information on the distance between the camera and observed features. Currently, sensors with different working principles are available. Stereoscopic systems reference physical image features (passive system) from two perspectives; in order to enhance the number of features and improve the results, a sensor may also estimate the disparity from a detected light to its original projection (active stereo system). In the current study, the RGB-D camera Intel RealSense D435, working on such stereo vision principle, is used in different, typical hydraulic modeling applications. All tests have been conducted at the Utah Water Research Laboratory. This paper will demonstrate the performance and limitations of the RGB-D sensor, installed as a single camera and as camera arrays, applied to 1) detect the free surface for highly turbulent, aerated hydraulic jumps, for free-falling jets and for an energy dissipation basin downstream of a labyrinth weir and 2) to monitor local scours upstream and downstream of a Piano Key Weir. It is intended to share the authors' experiences with respect to camera settings, calibration, lightning conditions and other requirements in order to promote this useful, easily accessible device. Results will be compared to data from classical instrumentation and the literature. It will be shown that even in difficult application, e. g. the detection of a highly turbulent, fluctuating free-surface, the RGB-D sensor may yield similar accuracy as classical, intrusive probes.}, language = {en} } @inproceedings{MulsowHuelsenGuetzlaffetal.2023, author = {Mulsow, Niklas A. and H{\"u}lsen, Benjamin and G{\"u}tzlaff, Joel and Spies, Leon and Bresser, Andreas and Dabrowski, Adam and Czupalla, Markus and Kirchner, Frank}, title = {Concept and design of an autonomous micro rover for long term lunar exploration}, series = {Proceedings of the 74th International Astronautical Congress}, booktitle = {Proceedings of the 74th International Astronautical Congress}, publisher = {dfki}, address = {Saarbr{\"u}cken}, pages = {13 Seiten}, year = {2023}, abstract = {Research on robotic lunar exploration has seen a broad revival, especially since the Google Lunar X-Prize increasingly brought private endeavors into play. This development is supported by national agencies with the aim of enabling long-term lunar infrastructure for in-situ operations and the establishment of a moon village. One challenge for effective exploration missions is developing a compact and lightweight robotic rover to reduce launch costs and open the possibility for secondary payload options. Existing micro rovers for exploration missions are clearly limited by their design for one day of sunlight and their low level of autonomy. For expanding the potential mission applications and range of use, an extension of lifetime could be reached by surviving the lunar night and providing a higher level of autonomy. To address this objective, the paper presents a system design concept for a lightweight micro rover with long-term mission duration capabilities, derived from a multi-day lunar mission scenario at equatorial regions. Technical solution approaches are described, analyzed, and evaluated, with emphasis put on the harmonization of hardware selection due to a strictly limited budget in dimensions and power.}, language = {en} } @inproceedings{HuelsenMulsowDabrowskietal.2023, author = {H{\"u}lsen, Benjamin and Mulsow, Niklas A. and Dabrowski, Adam and Brinkmann, Wiebke and G{\"u}tzlaff, Joel and Spies, Leon and Czupalla, Markus and Kirchner, Frank}, title = {Towards an autonomous micro rover with night survivability for lunar exploration}, series = {Proceedings of the 74th International Astronautical Congress}, booktitle = {Proceedings of the 74th International Astronautical Congress}, publisher = {dfki}, pages = {12 Seiten}, year = {2023}, abstract = {In Europe, efforts are underway to develop key technologies that can be used to explore the Moon and to exploit the resources available. This includes technologies for in-situ resource utilization (ISRU), facilitating the possibility of a future Moon Village. The Moon is the next step for humans and robots to exploit the use of available resources for longer term missions, but also for further exploration of the solar system. A challenge for effective exploration missions is to achieve a compact and lightweight robot to reduce launch costs and open up the possibility of secondary payload options. Current micro rover concepts are primarily designed to last for one day of solar illumination and show a low level of autonomy. Extending the lifetime of the system by enabling survival of the lunar night and implementing a high level of autonomy will significantly increase potential mission applications and the operational range. As a reference mission, the deployment of a micro rover in the equatorial region of the Moon is being considered. An overview of mission parameters and a detailed example mission sequence is given in this paper. The mission parameters are based on an in-depth study of current space agency roadmaps, scientific goals, and upcoming flight opportunities. Furthermore, concepts of the ongoing international micro rover developments are analyzed along with technology solutions identified for survival of lunar nights and a high system autonomy. The results provide a basis of a concise requirements set-up to allow dedicated system developments and qualification measures in the future.}, language = {en} } @inproceedings{WildCzupallaFoerstner2021, author = {Wild, Dominik and Czupalla, Markus and F{\"o}rstner, Roger}, title = {Modeling, prediction and test of additive manufactured integral structures with embedded lattice and phase change material applying Infused Thermal Solutions (ITS)}, series = {ICES104: Advances in Thermal Control Technology}, booktitle = {ICES104: Advances in Thermal Control Technology}, publisher = {Texas Tech University}, address = {Lubbock, Tex.}, pages = {12 Seiten}, year = {2021}, abstract = {Infused Thermal Solutions (ITS) introduces a method for passive thermal control to stabilize structural components thermally without active heating and cooling systems, but with phase change material (PCM) for thermal energy storage (TES), in combination with lattice - both embedded in additive manufactured functional structures. In this ITS follow-on paper a thermal model approach and associated predictions are presented, related on the ITS functional breadboards developed at FH Aachen. Predictive TES by PCM is provided by a specially developed ITS PCM subroutine, which is applicable in ESATAN. The subroutine is based on the latent heat storage (LHS) method to numerically embed thermo-physical PCM behavior. Furthermore, a modeling approach is introduced to numerically consider the virtual PCM/lattice nodes within the macro-encapsulated PCM voids of the double wall ITS design. Related on these virtual nodes, in-plane and out-of-plane conductive links are defined. The recent additive manufactured ITS breadboard series are thermally cycled in the thermal vacuum chamber, both with and without embedded PCM. Related on breadboard hardware tests, measurement results are compared with predictions and are subsequently correlated. The results of specific simulations and measurements are presented. Recent predictive results of star tracker analyses are also presented in ICES-2021-106, based on this ITS PCM subroutine.}, language = {en} } @inproceedings{KohlbergerWildKasperetal.2021, author = {Kohlberger, David-Sharif and Wild, Dominik and Kasper, Stefan and Czupalla, Markus}, title = {Modeling and analyses of a thermal passively stabilized LEO/GEO star tracker with embedded phase change material applying the Infused Thermal Solutions (ITS) method}, series = {ICES202: Satellite, Payload, and Instrument Thermal Control}, booktitle = {ICES202: Satellite, Payload, and Instrument Thermal Control}, publisher = {Texas Tech University}, address = {Lubbock, Tex.}, pages = {12 Seiten}, year = {2021}, abstract = {Phase change materials offer a way of storing excess heat and releasing it when it is needed. They can be utilized as a method to control thermal behavior without the need for additional energy. This work focuses on exploring the potential of using phase change materials to passively control the thermal behavior of a star tracker by infusing it with a fitting phase change material. Based on the numerical model of the star trackers thermal behavior using ESATAN-TMS without implemented phase change material, a fitting phase change material for selected orbits is chosen and implemented in the thermal model. The altered thermal behavior of the numerical model after the implementation is analyzed for different amounts of the chosen phase change materials using an ESATAN-based subroutine developed by the FH Aachen. The PCM-modelling-subroutine is explained in the paper ICES-2021-110. The results show that an increasing amount of phase change material increasingly damps temperature oscillations. Using an integral part structure some of the mass increase can be compensated.}, language = {en} } @unpublished{SchmuellingGuetzlaffCzupalla2024, author = {Schm{\"u}lling, Max and G{\"u}tzlaff, Joel and Czupalla, Markus}, title = {A thermal simulation environment for moving objects on the lunar surface}, doi = {10.21203/rs.3.rs-3902363/v1}, pages = {12 Seiten}, year = {2024}, abstract = {This paper presents a thermal simulation environment for moving objects on the lunar surface. The goal of the thermal simulation environment is to enable the reliable prediction of the temperature development of a given object on the lunar surface by providing the respective heat fluxes for a mission on a given travel path. The user can import any object geometry and freely define the path that the object should travel. Using the path of the object, the relevant lunar surface geometry is imported from a digital elevation model. The relevant parts of the lunar surface are determined based on distance to the defined path. A thermal model of these surface sections is generated, consisting of a porous layer on top and a denser layer below. The object is moved across the lunar surface, and its inclination is adapted depending on the slope of the terrain below it. Finally, a transient thermal analysis of the object and its environment is performed at several positions on its path and the results are visualized. The paper introduces details on the thermal modeling of the lunar surface, as well as its verification. Furthermore, the structure of the created software is presented. The robustness of the environment is verified with the help of sensitivity studies and possible improvements are presented.}, language = {en} } @article{WildSchrezenmeierCzupallaetal.2020, author = {Wild, Dominik and Schrezenmeier, Johannes and Czupalla, Markus and F{\"o}rstner, Roger}, title = {Thermal Characterization of additive manufactured Integral Structures for Phase Change Applications}, series = {2020 International Conference on Environmental Systems}, journal = {2020 International Conference on Environmental Systems}, publisher = {Texas Tech University}, year = {2020}, abstract = {"Infused Thermal Solutions" (ITS) introduces a method for passive thermal control to stabilize structural components thermally without active heating and cooling systems, by using phase change material (PCM) in combination with lattice - both embedded into an additive manufactured integral structure. The technology is currently under development. This paper presents the results of the thermal property measurements performed on additive manufactured ITS breadboards. Within the breadboard campaigns key characteristics of the additive manufactured specimens were derived: Mechanical parameters: specimen impermeability, minimum wall thickness, lattice structure, subsequent heat treatment. Thermal properties: thermo-optical surface properties of the additive manufactured raw material, thermal conductivity and specific heat capacity measurements. As a conclusion the paper introduces an overview of potential ITS hardware applications, expected to increase the thermal performance.}, language = {en} } @article{SchopenNarayanBeckmannetal.2024, author = {Schopen, Oliver and Narayan, Sriram and Beckmann, Marvin and Najmi, Aezid-Ul-Hassan and Esch, Thomas and Shabani, Bahman}, title = {An EIS approach to quantify the effects of inlet air relative humidity on the performance of proton exchange membrane fuel cells: a pathway to developing a novel fault diagnostic method}, series = {International Journal of Hydrogen Energy}, volume = {58}, journal = {International Journal of Hydrogen Energy}, number = {8}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, isbn = {0360-3199 (print)}, issn = {1879-3487 (online)}, doi = {10.1016/j.ijhydene.2024.01.218}, pages = {1302 -- 1315}, year = {2024}, abstract = {In this work, the effect of low air relative humidity on the operation of a polymer electrolyte membrane fuel cell is investigated. An innovative method through performing in situ electrochemical impedance spectroscopy is utilised to quantify the effect of inlet air relative humidity at the cathode side on internal ionic resistances and output voltage of the fuel cell. In addition, algorithms are developed to analyse the electrochemical characteristics of the fuel cell. For the specific fuel cell stack used in this study, the membrane resistance drops by over 39 \% and the cathode side charge transfer resistance decreases by 23 \% after increasing the humidity from 30 \% to 85 \%, while the results of static operation also show an increase of ∼2.2 \% in the voltage output after increasing the relative humidity from 30 \% to 85 \%. In dynamic operation, visible drying effects occur at < 50 \% relative humidity, whereby the increase of the air side stoichiometry increases the drying effects. Furthermore, other parameters, such as hydrogen humidification, internal stack structure, and operating parameters like stoichiometry, pressure, and temperature affect the overall water balance. Therefore, the optimal humidification range must be determined by considering all these parameters to maximise the fuel cell performance and durability. The results of this study are used to develop a health management system to ensure sufficient humidification by continuously monitoring the fuel cell polarisation data and electrochemical impedance spectroscopy indicators.}, language = {en} } @article{SchopenShahEschetal.2024, author = {Schopen, Oliver and Shah, Neel and Esch, Thomas and Shabani, Bahman}, title = {Critical quantitative evaluation of integrated health management methods for fuel cell applications}, series = {International Journal of Hydrogen Energy}, volume = {70}, journal = {International Journal of Hydrogen Energy}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {0360-3199}, doi = {10.1016/j.ijhydene.2024.05.156}, pages = {370 -- 388}, year = {2024}, abstract = {Online fault diagnostics is a crucial consideration for fuel cell systems, particularly in mobile applications, to limit downtime and degradation, and to increase lifetime. Guided by a critical literature review, in this paper an overview of Health management systems classified in a scheme is presented, introducing commonly utilised methods to diagnose FCs in various applications. In this novel scheme, various Health management system methods are summarised and structured to provide an overview of existing systems including their associated tools. These systems are classified into four categories mainly focused on model-based and non-model-based systems. The individual methods are critically discussed when used individually or combined aimed at further understanding their functionality and suitability in different applications. Additionally, a tool is introduced to evaluate methods from each category based on the scheme presented. This tool applies the technique of matrix evaluation utilising several key parameters to identify the most appropriate methods for a given application. Based on this evaluation, the most suitable methods for each specific application are combined to build an integrated Health management system.}, language = {en} } @techreport{BirmansTamborninoUllrich2024, type = {Working Paper}, author = {Birmans, Katrin and Tambornino, Philipp and Ullrich, Anna Valentine}, title = {Bevor Sie Coscine nutzen - Handreichung f{\"u}r Forschende an HAW}, doi = {10.5281/zenodo.12158546}, pages = {2 Seiten}, year = {2024}, abstract = {Um die Forschungsdatenmanagement-Plattform Coscine optimal f{\"u}r Forschungsprojekte nutzen zu k{\"o}nnen, ist es sinnvoll, einige Fragen im Vorhinein zu kl{\"a}ren. So k{\"o}nnen aufwendige {\"A}nderungen der Datenverwaltung im Nachhinein vermieden werden. Hierzu bietet die Handreichung hilfreiche Leitfragen und Erl{\"a}uterungen f{\"u}r Forschende und FDM-Service-Personal an HAW in NRW (DH.NRW-Hochschulen). FDM-Service-Mitarbeitende k{\"o}nnen die Handreichung in ihrer Beratung zu Coscine einsetzen und mit der Eingabemaske in der Kopfzeile des Dokuments auf ihre Hochschule anpassen.}, language = {de} } @inproceedings{StarkRiepingEsch2023, author = {Stark, Ralf and Rieping, Carla and Esch, Thomas}, title = {The impact of guide tubes on flow separation in rocket nozzles}, series = {Aerospace Europe Conference 2023 - 10th EUCASS - 9th CEAS}, booktitle = {Aerospace Europe Conference 2023 - 10th EUCASS - 9th CEAS}, pages = {8 Seiten}, year = {2023}, abstract = {Rocket engine test facilities and launch pads are typically equipped with a guide tube. Its purpose is to ensure the controlled and safe routing of the hot exhaust gases. In addition, the guide tube induces a suction that effects the nozzle flow, namely the flow separation during transient start-up and shut-down of the engine. A cold flow subscale nozzle in combination with a set of guide tubes was studied experimentally to determine the main influencing parameters.}, language = {en} } @inproceedings{StarkBartelDitscheetal.2023, author = {Stark, Ralf and Bartel, Sebastian and Ditsche, Florian and Esch, Thomas}, title = {Design study of a 30kN LOX/LCH4 aerospike rocket engine for lunar lander application}, series = {Aerospace Europe Conference 2023 - 10th EUCASS - 9th CEAS}, booktitle = {Aerospace Europe Conference 2023 - 10th EUCASS - 9th CEAS}, pages = {9 Seiten}, year = {2023}, abstract = {Based on lunar lander concept EL3, various LOX/CH4 aerospike engines were studied. A distinction was made between single and cluster configurations as well as ideal and non-ideal contour concepts. It could be shown that non-ideal aerospike engines promise a significant payload gain.}, language = {en} } @techreport{HoffmannUllrich2024, type = {Working Paper}, author = {Hoffmann, Sarah and Ullrich, Anna Valentine}, title = {30 Minuten FDM f{\"u}r HAW. Ein Informationsformat f{\"u}r Forschende an HAW in NRW}, doi = {10.5281/zenodo.12569282}, pages = {1 Seite}, year = {2024}, abstract = {Wie kann man das Thema Forschungsdatenmanagement (FDM) konkret und anwendbar f{\"u}r Forschende gestalten, die bisher noch wenig Kontakt damit hatten? Auf diese Frage gibt das Konzept „30 Minuten FDM f{\"u}r HAW. Ein Informationsformat f{\"u}r Forschende an HAW in NRW" eine Antwort. Es entstand als Projektarbeit im Zertifikatskurs Forschungsdatenmanagement 2023/24}, language = {de} } @article{HacklBuessKammerlohretal.2021, author = {Hackl, Michael and Buess, Eduard and Kammerlohr, Sandra and Nacov, Julia and Staat, Manfred and Leschinger, Tim and M{\"u}ller, Lars P. and Wegmann, Kilian}, title = {A "comma sign"-directed subscapularis repair in anterosuperior rotator cuff tears yields biomechanical advantages in a cadaveric model}, series = {The american journal of sports medicine}, volume = {49}, journal = {The american journal of sports medicine}, number = {12}, publisher = {Sage}, address = {London}, issn = {1552-3365}, doi = {10.1177/03635465211031506}, pages = {3212 -- 3217}, year = {2021}, abstract = {Background: Additional stabilization of the "comma sign" in anterosuperior rotator cuff repair has been proposed to provide biomechanical benefits regarding stability of the repair. Purpose: This in vitro investigation aimed to investigate the influence of a comma sign-directed reconstruction technique for anterosuperior rotator cuff tears on the primary stability of the subscapularis tendon repair. Study Design: Controlled laboratory study. Methods: A total of 18 fresh-frozen cadaveric shoulders were used in this study. Anterosuperior rotator cuff tears (complete full-thickness tear of the supraspinatus and subscapularis tendons) were created, and supraspinatus repair was performed with a standard suture bridge technique. The subscapularis was repaired with either a (1) single-row or (2) comma sign technique. A high-resolution 3D camera system was used to analyze 3-mm and 5-mm gap formation at the subscapularis tendon-bone interface upon incremental cyclic loading. Moreover, the ultimate failure load of the repair was recorded. A Mann-Whitney test was used to assess significant differences between the 2 groups. Results: The comma sign repair withstood significantly more loading cycles than the single-row repair until 3-mm and 5-mm gap formation occurred (P≤ .047). The ultimate failure load did not reveal any significant differences when the 2 techniques were compared (P = .596). Conclusion: The results of this study show that additional stabilization of the comma sign enhanced the primary stability of subscapularis tendon repair in anterosuperior rotator cuff tears. Although this stabilization did not seem to influence the ultimate failure load, it effectively decreased the micromotion at the tendon-bone interface during cyclic loading. Clinical Relevance: The proposed technique for stabilization of the comma sign has shown superior biomechanical properties in comparison with a single-row repair and might thus improve tendon healing. Further clinical research will be necessary to determine its influence on the functional outcome.}, language = {en} } @incollection{TippkoetterMoehringRothetal.2019, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and M{\"o}hring, Sophie and Roth, Jasmine and Wulfhorst, Helene}, title = {Logistics of lignocellulosic feedstocks: preprocessing as a preferable option}, series = {Biorefineries}, booktitle = {Biorefineries}, publisher = {Springer}, address = {Cham}, isbn = {978-3-319-97117-9}, doi = {10.1007/10_2017_58}, pages = {43 -- 68}, year = {2019}, abstract = {In comparison to crude oil, biorefinery raw materials are challenging in concerns of transport and storage. The plant raw materials are more voluminous, so that shredding and compacting usually are necessary before transport. These mechanical processes can have a negative influence on the subsequent biotechnological processing and shelf life of the raw materials. Various approaches and their effects on renewable raw materials are shown. In addition, aspects of decentralized pretreatment steps are discussed. Another important aspect of pretreatment is the varying composition of the raw materials depending on the growth conditions. This problem can be solved with advanced on-site spectrometric analysis of the material.}, language = {en} } @article{SchierenKleinschmidtSchmutzetal.2019, author = {Schieren, Mark and Kleinschmidt, Joris and Schmutz, Axel and Loop, Torsten and Gatzweiler, Karl-Heinz and Staat, Manfred and Wappler, Frank and Defosse, Jerome}, title = {Comparison of forces acting on maxillary incisors during tracheal intubation with different laryngoscopy techniques: a blinded manikin study}, series = {Anaesthesia}, volume = {74}, journal = {Anaesthesia}, number = {12}, publisher = {Wiley-Blackwell}, address = {Oxford}, isbn = {1365-2044}, doi = {10.1111/anae.14815}, year = {2019}, language = {en} } @book{KurzSchwer2022, author = {Kurz, Melanie and Schwer, Thilo}, title = {Raster, Regeln, Ratio : Systematiken und Normungen im Design des 20. Jahrhunderts / herausgegeben von Melanie Kurz und Thilo Schwer}, series = {Schriften / Gesellschaft f{\"u}r Designgeschichte}, journal = {Schriften / Gesellschaft f{\"u}r Designgeschichte}, publisher = {avedition}, address = {Stuttgart}, isbn = {978-3-89986-380-2}, pages = {155 Seiten}, year = {2022}, language = {de} } @incollection{FinkenbergerBaumeisterKoch2019, author = {Finkenberger, Isabel Maria and Baumeister, Eva-Maria and Koch, Christian}, title = {Themen}, series = {Komplement und Verst{\"a}rker: zum Verh{\"a}ltnis von Stadtplanung, k{\"u}nstlerischen Praktiken und Kulturinstitutionen}, booktitle = {Komplement und Verst{\"a}rker: zum Verh{\"a}ltnis von Stadtplanung, k{\"u}nstlerischen Praktiken und Kulturinstitutionen}, publisher = {JOVIS Verlag}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-86859-578-9}, pages = {50 -- 57}, year = {2019}, language = {de} } @incollection{Fabo2018, author = {Fabo, Sabine}, title = {Einspr{\"u}che gegen den informierten Himmel ; Wegsehen; Distanzschaffen, Spielen}, series = {Orbitale Irritationen / Herausgeber: REMOTEWORDS: Achim Mohn{\´e} \& Uta Kopp}, booktitle = {Orbitale Irritationen / Herausgeber: REMOTEWORDS: Achim Mohn{\´e} \& Uta Kopp}, publisher = {Herbert von Halem Verlag}, address = {K{\"o}ln}, isbn = {978-3-86962-302-3}, pages = {20 -- 45}, year = {2018}, language = {de} } @article{Kurz2019, author = {Kurz, Melanie}, title = {Images of Sweden in Germany: from Sundborn and Bullerby to Ikea}, series = {nomad: the magazine for new design culture, business affairs and contemporary lifestyle}, journal = {nomad: the magazine for new design culture, business affairs and contemporary lifestyle}, number = {8}, isbn = {2513-0714}, pages = {136 -- 147}, year = {2019}, language = {en} } @incollection{Laack2020, author = {Laack, Walter van}, title = {Twee Kanten van {\´e}{\´e}n Medaille}, series = {Het Geheim van Elysion : 45 Jaar Studies naar Nabij-de-Dood-Ervaringen over Bewustzijn in Liefde zonder Waarheen}, booktitle = {Het Geheim van Elysion : 45 Jaar Studies naar Nabij-de-Dood-Ervaringen over Bewustzijn in Liefde zonder Waarheen}, publisher = {Van Warven}, address = {Kampen}, isbn = {978-94-93175-44-0}, pages = {97 -- 105}, year = {2020}, language = {nl} } @incollection{Fabo2018, author = {Fabo, Sabine}, title = {Eine dekonstruktive Erinnerungsarbeit}, series = {Doris Frohnapfel, bewaffnete G{\"o}tter = Doris Frohnapfel, armed gods}, booktitle = {Doris Frohnapfel, bewaffnete G{\"o}tter = Doris Frohnapfel, armed gods}, publisher = {RpB Richter-Br{\"u}ckner}, address = {K{\"o}ln}, isbn = {978-3-9817241-2-7}, pages = {31 -- 35}, year = {2018}, language = {de} } @article{Staat2021, author = {Staat, Manfred}, title = {An extension strain type Mohr-Coulomb criterion}, series = {Rock mechanics and rock engineering}, volume = {54}, journal = {Rock mechanics and rock engineering}, number = {12}, publisher = {Springer Nature}, address = {Cham}, issn = {1434-453X}, doi = {10.1007/s00603-021-02608-7}, pages = {6207 -- 6233}, year = {2021}, abstract = {Extension fractures are typical for the deformation under low or no confining pressure. They can be explained by a phenomenological extension strain failure criterion. In the past, a simple empirical criterion for fracture initiation in brittle rock has been developed. In this article, it is shown that the simple extension strain criterion makes unrealistic strength predictions in biaxial compression and tension. To overcome this major limitation, a new extension strain criterion is proposed by adding a weighted principal shear component to the simple criterion. The shear weight is chosen, such that the enriched extension strain criterion represents the same failure surface as the Mohr-Coulomb (MC) criterion. Thus, the MC criterion has been derived as an extension strain criterion predicting extension failure modes, which are unexpected in the classical understanding of the failure of cohesive-frictional materials. In progressive damage of rock, the most likely fracture direction is orthogonal to the maximum extension strain leading to dilatancy. The enriched extension strain criterion is proposed as a threshold surface for crack initiation CI and crack damage CD and as a failure surface at peak stress CP. Different from compressive loading, tensile loading requires only a limited number of critical cracks to cause failure. Therefore, for tensile stresses, the failure criteria must be modified somehow, possibly by a cut-off corresponding to the CI stress. Examples show that the enriched extension strain criterion predicts much lower volumes of damaged rock mass compared to the simple extension strain criterion.}, language = {en} } @book{FaboKurz2012, author = {Fabo, Sabine and Kurz, Melanie}, title = {Vielen Dank f{\"u}r Ihren Einkauf: Konsumkultur aus Sicht von Design, Kunst und Medien / Sabine Fabo, Melanie Kurz (Hg.)}, publisher = {transcript}, address = {Bielefeld}, isbn = {978-3-8394-2170-3}, doi = {10.14361/transcript.9783839421703}, pages = {184 Seiten ; Illustrationen, Diagramme}, year = {2012}, abstract = {Auch mit der j{\"u}ngsten Finanzkrise hat die Konsumkultur nichts von ihrer Bedeutung als massenkulturelles Ph{\"a}nomen eingeb{\"u}ßt. Im Gegenteil: Das aktuelle Krisenbewusstsein sucht Halt im Konsum, der seinen Verfechtern noch immer als Modell demokratischer Teilhabe an gesellschaftlicher Produktion gilt. Zugleich ist die Konsumkritik der 1960er Jahre in Richtung eines intelligenten und nachhaltigen Konsums weitergef{\"u}hrt worden, und selbstbewusste Konsumenten treten nun als emanzipierte »Prosumer« und Mitakteure des Marktes auf. Das Buch entwickelt aus Sicht von Design, Kunst, Soziologie, Marketing und Medien neue Perspektiven auf das Ph{\"a}nomen Konsum.}, language = {de} } @book{DrummKniggeScheuermannetal.2019, author = {Drumm, Christian and Knigge, Marlene and Scheuermann, Bernd and Weidner, Stefan}, title = {Einstieg in SAP ERP: Gesch{\"a}ftsprozesse, Komponenten, Zusammenh{\"a}nge : erkl{\"a}rt am Beispielunternehmen Global Bike}, edition = {1. Auflage}, publisher = {Rheinwerk Publishing}, address = {Bonn}, isbn = {978-3-8362-6298-9}, pages = {601 Seiten}, year = {2019}, language = {de} } @incollection{EngelmannShashaSlabu2021, author = {Engelmann, Ulrich M. and Shasha, Carolyn and Slabu, Ioana}, title = {Magnetic nanoparticle relaxation in biomedical application: focus on simulating nanoparticle heating}, series = {Magnetic nanoparticles in human health and medicine}, booktitle = {Magnetic nanoparticles in human health and medicine}, publisher = {Wiley-Blackwell}, address = {Hoboken, New Jeersey}, isbn = {978-1-119-75467-1}, pages = {327 -- 354}, year = {2021}, language = {en} } @incollection{FinkenbergerHerbertMalornyetal.2019, author = {Finkenberger, Isabel Maria and Herbert, Saskia and Malorny, Thomas and Koch, Christian}, title = {Perforierte Wirklichkeit und m{\"o}gliche Zuk{\"u}nfte : ein Gespr{\"a}ch}, series = {Komplement und Verst{\"a}rker : zum Verh{\"a}ltnis von Stadtplanung, k{\"u}nstlerischen Praktiken und Kulturinstitutionen}, booktitle = {Komplement und Verst{\"a}rker : zum Verh{\"a}ltnis von Stadtplanung, k{\"u}nstlerischen Praktiken und Kulturinstitutionen}, publisher = {JOVIS Verlag}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-86859-578-9}, pages = {108 -- 129}, year = {2019}, language = {de} } @incollection{FinkenbergerBaumeisterKoch2019, author = {Finkenberger, Isabel Maria and Baumeister, Eva-Maria and Koch, Christian}, title = {Komplement und Verst{\"a}rker : Wandel durch neue Allianzen}, series = {Komplement und Verst{\"a}rker : zum Verh{\"a}ltnis von Stadtplanung, k{\"u}nstlerischen Praktiken und Kulturinstitutionen}, booktitle = {Komplement und Verst{\"a}rker : zum Verh{\"a}ltnis von Stadtplanung, k{\"u}nstlerischen Praktiken und Kulturinstitutionen}, publisher = {JOVIS Verlag}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-86859-578-9}, pages = {10 -- 39}, year = {2019}, language = {de} }