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The coupling of ligand-stabilized gold nanoparticles with field-effect devices offers new possibilities for label-free biosensing. In this work, we study the immobilization of aminooctanethiol-stabilized gold nanoparticles (AuAOTs) on the silicon dioxide surface of a capacitive field-effect sensor. The terminal amino group of the AuAOT is well suited for the functionalization with biomolecules. The attachment of the positively-charged AuAOTs on a capacitive field-effect sensor was detected by direct electrical readout using capacitance-voltage and constant capacitance measurements. With a higher particle density on the sensor surface, the measured signal change was correspondingly more pronounced. The results demonstrate the ability of capacitive field-effect sensors for the non-destructive quantitative validation of nanoparticle immobilization. In addition, the electrostatic binding of the polyanion polystyrene sulfonate to the AuAOT-modified sensor surface was studied as a model system for the label-free detection of charged macromolecules. Most likely, this approach can be transferred to the label-free detection of other charged molecules such as enzymes or antibodies.
Rehabilitative body weight supported gait training aims at restoring walking function as a key element in activities of daily living. Studies demonstrated reductions in muscle and joint forces, while kinematic gait patterns appear to be preserved with up to 30% weight support. However, the influence of body weight support on muscle architecture, with respect to fascicle and series elastic element behavior is unknown, despite this having potential clinical implications for gait retraining. Eight males (31.9 ± 4.7 years) walked at 75% of the speed at which they typically transition to running, with 0% and 30% body weight support on a lower-body positive pressure treadmill. Gastrocnemius medialis fascicle lengths and pennation angles were measured via ultrasonography. Additionally, joint kinematics were analyzed to determine gastrocnemius medialis muscle–tendon unit lengths, consisting of the muscle's contractile and series elastic elements. Series elastic element length was assessed using a muscle–tendon unit model. Depending on whether data were normally distributed, a paired t-test or Wilcoxon signed rank test was performed to determine if body weight supported walking had any effects on joint kinematics and fascicle–series elastic element behavior. Walking with 30% body weight support had no statistically significant effect on joint kinematics and peak series elastic element length. Furthermore, at the time when peak series elastic element length was achieved, and on average across the entire stance phase, muscle–tendon unit length, fascicle length, pennation angle, and fascicle velocity were unchanged with respect to body weight support. In accordance with unchanged gait kinematics, preservation of fascicle–series elastic element behavior was observed during walking with 30% body weight support, which suggests transferability of gait patterns to subsequent unsupported walking.
This paper presents a new SIMO radar system based on a harmonic radar (HR) stepped frequency continuous wave (SFCW) architecture. Simple tags that can be electronically individually activated and deactivated via a DC control voltage were developed and combined to form an MO array field. This HR operates in the entire 2.45 GHz ISM band for transmitting the illumination signal and receives at twice the stimulus frequency and bandwidth centered around 4.9 GHz. This paper presents the development, the basic theory of a HR system for the characterization of objects placed into the propagation path in-between the radar and the reflectors (similar to a free-space measurement with a network analyzer) as well as first measurements performed by the system. Further detailed measurement series will be made available later on to other researchers to develop AI and machine learning based signal processing routines or synthetic aperture radar algorithms for imaging, object recognition, and feature extraction. For this purpose, the necessary information is published in this paper. It is explained in detail why this SIMO-HR can be an attractive solution augmenting or replacing existing systems for radar measurements in production technology for material under test measurements and as a simplified MIMO system. The novel HR transfer function, which is a basis for researchers and developers for material characterization or imaging algorithms, is introduced and metrologically verified in a well traceable coaxial setup.
Mauerwerksbauten in Deutschland sind mit Einführung des nationalen Anwendungsdokuments DIN EN 1998-1/NA auf Grundlage einer neuen probabilistischen Erdbebenkarte nachzuweisen. Für erfolgreiche Erdbebennachweise üblicher Grundrissformen von Mauerwerksbauten stehen in dem zukünftigen Anwendungsdokument neue rechnerische Nachweismöglichkeiten zur Verfügung, mit denen die Tragfähigkeitsreserven von Mauerwerksbauten in der Baupraxis mit einem überschaubaren Aufwand besser in Ansatz gebracht werden können. Das Standardrechenverfahren ist weiterhin der kraftbasierte Nachweis, der nun mit höheren Verhaltensbeiwerten im Vergleich zur DIN 4149 durchgeführt werden kann. Die höheren Verhaltensbeiwerte basieren auf der besseren Ausnutzung der gebäudespezifischen Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie der Lastumverteilung der Schubkräfte im Grundriss mit Ansatz von Rahmentragwirkung durch Wand-Deckeninteraktionen. Alternativ dazu kann ein nichtlinearer Nachweis auf Grundlage von Pushover-Analysen zur Anwendung kommen. Vervollständigt werden die Regelungen für Mauerwerksbauten durch neue Regelungen für nichttragende Innenwände und Außenmauerschalen. Der vorliegende Beitrag stellt die Grundlagen und Hintergründe der neuen rechnerischen Nachweise in DIN EN 1998-1/NA vor und demonstriert deren Anwendung an einem Beispiel aus der Praxis.
Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten
(2021)
Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar.
Purpose Vascular risk factors and ocular perfusion are heatedly discussed in the pathogenesis of glaucoma. The retinal vessel analyzer (RVA, IMEDOS Systems, Germany) allows noninvasive measurement of retinal vessel regulation. Significant differences especially in the veins between healthy subjects and patients suffering from glaucoma were previously reported. In this pilot-study we investigated if localized vascular regulation is altered in glaucoma patients with altitudinal visual field defect asymmetry. Methods 15 eyes of 12 glaucoma patients with advanced altitudinal visual field defect asymmetry were included. The mean defect was calculated for each hemisphere separately (-20.99 ± 10.49 pro- found hemispheric visual field defect vs -7.36 ± 3.97 dB less profound hemisphere). After pupil dilation, RVA measurements of retinal arteries and veins were conducted using the standard protocol. The superior and inferior retinal vessel reactivity were measured consecutively in each eye. Results Significant differences were recorded in venous vessel constriction after flicker light stimulation and overall amplitude of the reaction (p \ 0.04 and p \ 0.02 respectively) in-between the hemispheres spheres. Vessel reaction was higher in the hemisphere corresponding to the more advanced visual field defect. Arterial diameters reacted similarly, failing to reach statistical significance. Conclusion Localized retinal vessel regulation is significantly altered in glaucoma patients with asymmetri altitudinal visual field defects. Veins supplying the hemisphere concordant to a less profound visual field defect show diminished diameter changes. Vascular dysregulation might be particularly important in early glaucoma stages prior to a significant visual field defect.
Eigenkapitalkosten sind eine wesentliche Determinante bei der Wertbestimmung von Unternehmen und Unternehmensteilen. Die Eigenkapitalkosten werden regelmäßig mittels des CAPM bestimmt. Für sog. konzerninterne Routinefunktionen mit geringem Risiko stellt diese Bestimmung mittels CAPM ein Problem dar, da börsennotierte Peergroups für eine zuverlässige Bestimmung des Beta-Faktors meist nicht identifizierbar sind. Damit ergeben sich bei Bewertungen von Routineunternehmen Unsicherheiten und Konfliktpotenzial in steuerlichen Betriebsprüfungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick der in der Praxis genutzten Ansätze und stellt eine theoretische Fundierung zur Bestimmung der Eigenkapitalkosten von konzerninternen Routinefunktionen vor. Dabei wird verdeutlicht, dass Eigenkapitalkosten von konzerninternen Routinefunktionen nicht denen des Gesamtkonzerns entsprechen und Praktikeransätze eine grundsätzliche Berechtigung besitzen.
Die Arbeitswelt ist im Umbruch. Der Bedarf an flexiblen Arbeitszeitmodellen nimmt stetig zu, wobei die Corona-Pandemie dieses Bedürfnis nochmals verschärft hat. Gerade auch in kleineren und mittleren Unternehmen wächst die Notwendigkeit, den Einsatz der Beschäftigten möglichst bedarfsgerecht zu steuern, also bei guter Auftragslage mehr Arbeitszeit abzurufen und bei ausbleibenden Aufträgen die Arbeitszeit zu reduzieren und somit bezahlte „Leerlaufzeiten“ zu vermeiden. Der Gesetzgeber stellt den Arbeitgebern hierfür das Instrument der sog. Abrufarbeit ( § 12 Teilzeit- und Befristungsgesetz – TzBfG ) zur Verfügung. In dem nachfolgenden Beitrag werden Möglichkeiten und Grenzen der Abrufarbeit skizziert und konkrete arbeitsvertragliche Gestaltungsmöglichkeiten aufgezeigt.
Der arbeitsrechtlich richtige Umgang mit Zeiten einer Dienstreise kann in der betrieblichen Praxis Probleme bereiten. Ob die Reisezeiten als solche Arbeitszeit i. S. des Arbeitszeitgesetzes (ArbZG ) darstellen, also bspw. auf die tägliche Höchstarbeitszeit angerechnet werden müssen oder nicht, ist oftmals genauso unklar wie die Frage, ob und inwieweit Reisezeiten vergütungspflichtig sind. Aber auch, ob ein Arbeitnehmer überhaupt zur Durchführung einer Dienstreise verpflichtet werden kann, ist ein möglicher Anlass von Streitigkeiten zwischen den Arbeitsvertragsparteien, wie verschiedene Gerichtsentscheidungen zeigen. Der nachfolgende Beitrag beantwortet die aufgeworfenen Fragen und gibt hierzu einen praxisorientierten Überblick.
Glucose oxidase (GOx) is an enzyme frequently used in glucose biosensors. As increased temperatures can enhance the performance of electrochemical sensors, we investigated the impact of temperature pulses on GOx that was drop-coated on flattened Pt microwires. The wires were heated by an alternating current. The sensitivity towards glucose and the temperature stability of GOx was investigated by amperometry. An up to 22-fold increase of sensitivity was observed. Spatially resolved enzyme activity changes were investigated via scanning electrochemical microscopy. The application of short (<100 ms) heat pulses was associated with less thermal inactivation of the immobilized GOx than long-term heating.
Dual frequency magnetic excitation of magnetic nanoparticles (MNP) enables enhanced biosensing applications. This was studied from an experimental and theoretical perspective: nonlinear sum-frequency components of MNP exposed to dual-frequency magnetic excitation were measured as a function of static magnetic offset field. The Langevin model in thermodynamic equilibrium was fitted to the experimental data to derive parameters of the lognormal core size distribution. These parameters were subsequently used as inputs for micromagnetic Monte-Carlo (MC)-simulations. From the hysteresis loops obtained from MC-simulations, sum-frequency components were numerically demodulated and compared with both experiment and Langevin model predictions. From the latter, we derived that approximately 90% of the frequency mixing magnetic response signal is generated by the largest 10% of MNP. We therefore suggest that small particles do not contribute to the frequency mixing signal, which is supported by MC-simulation results. Both theoretical approaches describe the experimental signal shapes well, but with notable differences between experiment and micromagnetic simulations. These deviations could result from Brownian relaxations which are, albeit experimentally inhibited, included in MC-simulation, or (yet unconsidered) cluster-effects of MNP, or inaccurately derived input for MC-simulations, because the largest particles dominate the experimental signal but concurrently do not fulfill the precondition of thermodynamic equilibrium required by Langevin theory.
Aneurysmal subarachnoid hemorrhage (aSAH) is associated with early and delayed brain injury due to several underlying and interrelated processes, which include inflammation, oxidative stress, endothelial, and neuronal apoptosis. Treatment with melatonin, a cytoprotective neurohormone with anti-inflammatory, anti-oxidant and anti-apoptotic effects, has been shown to attenuate early brain injury (EBI) and to prevent delayed cerebral vasospasm in experimental aSAH models. Less is known about the role of endogenous melatonin for aSAH outcome and how its production is altered by the pathophysiological cascades initiated during EBI. In the present observational study, we analyzed changes in melatonin levels during the first three weeks after aSAH.