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The compliant nature of distal limb muscle-tendon units is traditionally considered suboptimal in explosive movements when positive joint work is required. However, during accelerative running, ankle joint net mechanical work is positive. Therefore, this study aims to investigate how plantar flexor muscle-tendon behavior is modulated during fast accelerations. Eleven female sprinters performed maximum sprint accelerations from starting blocks, while gastrocnemius muscle fascicle lengths were estimated using ultrasonography. We combined motion analysis and ground reaction force measurements to assess lower limb joint kinematics and kinetics, and to estimate gastrocnemius muscle-tendon unit length during the first two acceleration steps. Outcome variables were resampled to the stance phase and averaged across three to five trials. Relevant scalars were extracted and analyzed using one-sample and two-sample t-tests, and vector trajectories were compared using statistical parametric mapping. We found that an uncoupling of muscle fascicle behavior from muscle-tendon unit behavior is effectively used to produce net positive mechanical work at the joint during maximum sprint acceleration. Muscle fascicles shortened throughout the first and second steps, while shortening occurred earlier during the first step, where negative joint work was lower compared with the second step. Elastic strain energy may be stored during dorsiflexion after touchdown since fascicles did not lengthen at the same time to dissipate energy. Thus, net positive work generation is accommodated by the reuse of elastic strain energy along with positive gastrocnemius fascicle work. Our results show a mechanism of how muscles with high in-series compliance can contribute to net positive joint work.
Photoelectrochemical (PEC) biosensors are a rather novel type of biosensors thatutilizelighttoprovideinformationaboutthecompositionofananalyte,enablinglight-controlled multi-analyte measurements. For enzymatic PEC biosensors,amperometric detection principles are already known in the literature. In con-trast, there is only a little information on H+-ion sensitive PEC biosensors. Inthis work, we demonstrate the detection of H+ions emerged by H+-generatingenzymes, exemplarily demonstrated with penicillinase as a model enzyme on atitanium dioxide photoanode. First, we describe the pH sensitivity of the sensorand study possible photoelectrocatalytic reactions with penicillin. Second, weshow the enzymatic PEC detection of penicillin.
The feasibility of light-addressed detection and manipulation of pH gradients inside an electrochemical microfluidic cell was studied. Local pH changes, induced by a light-addressable electrode (LAE), were detected using a light-addressable potentiometric sensor (LAPS) with different measurement modes representing an actuator-sensor system. Biosensor functionality was examined depending on locally induced pH gradients with the help of the model enzyme penicillinase, which had been immobilized in the microfluidic channel. The surface morphology of the LAE and enzyme-functionalized LAPS was studied by scanning electron microscopy. Furthermore, the penicillin sensitivity of the LAPS inside the microfluidic channel was determined with regard to the analyte’s pH influence on the enzymatic reaction rate. In a final experiment, the LAE-controlled pH inhibition of the enzyme activity was monitored by the LAPS.
Die Pflanzenvielfalt der Erde steht im Fokus aller Aktivitäten am Botanischen Garten und Botanischen Museum Berlin (BGBM). Umfangreiche wissenschaftliche Sammlungen bilden zusammen mit den historischen Garten- und Gewächshausanlagen, dem Museum und einer modernen Forschungsinfrastruktur die Grundlage für die dortige Arbeit. Darüber hinaus trägt das BGBM mit seinen Forschungs- und Entwicklungsprojekten zu nationalen und internationalen Biodiversitätsprogrammen bei. Umso wichtiger ist es, der Einrichtung ein klares und modernes Auftreten zu geben. Das neue Erscheinungsbild lässt Garten und Museum durch eine rahmende Typografie zu einer Einheit werden und kommuniziert so auch gleichzeitig das Leitbild der Einrichtung, als „Schaufenster in die Pflanzenwelt“ zu dienen. Es positioniert das BGBM zum einen als wissenschaftliche Institution und zum anderen als farbenfrohes Ausflugsziel und Erholungsort.
Stretch-shortening type actions are characterized by lengthening of the pre-activated muscle-tendon unit (MTU) in the eccentric phase immediately followed by muscle shortening. Under 1 g, pre-activity before and muscle activity after ground contact, scale muscle stiffness, which is crucial for the recoil properties of the MTU in the subsequent push-off. This study aimed to examine the neuro-mechanical coupling of the stretch-shortening cycle in response to gravity levels ranging from 0.1 to 2 g. During parabolic flights, 17 subjects performed drop jumps while electromyography (EMG) of the lower limb muscles was combined with ultrasound images of the gastrocnemius medialis, 2D kinematics and kinetics to depict changes in energy management and performance. Neuro-mechanical coupling in 1 g was characterized by high magnitudes of pre-activity and eccentric muscle activity allowing an isometric muscle behavior during ground contact. EMG during pre-activity and the concentric phase systematically increased from 0.1 to 1 g. Below 1 g the EMG in the eccentric phase was diminished, leading to muscle lengthening and reduced MTU stretches. Kinetic energy at take-off and performance were decreased compared to 1 g. Above 1 g, reduced EMG in the eccentric phase was accompanied by large MTU and muscle stretch, increased joint flexion amplitudes, energy loss and reduced performance. The energy outcome function established by linear mixed model reveals that the central nervous system regulates the extensor muscles phase- and load-specifically. In conclusion, neuro-mechanical coupling appears to be optimized in 1 g. Below 1 g, the energy outcome is compromised by reduced muscle stiffness. Above 1 g, loading progressively induces muscle lengthening, thus facilitating energy dissipation.
Generative Gestaltung: wie eine Herangehensweise die Zukunft des Designs revolutionieren könnte.
(2021)
Diese Bachelorarbeit setzt sich mit der „Generativen Gestaltung“ und ihren Möglichkeiten für Gestaltende auseinander. Die automatisierte Bearbeitung eines gestalterischen Projektes soll vorrangig Vorteile beim Arbeiten mit großen Datenmengen bieten.
Ziel war es, eine Plakatreihe zu entwerfen, die auf der Grundlage eines Codes - also eines strikten Regelwerks - basiert. Mithilfe dieses Verfahrens kann auf Knopfdruck eine beliebige Menge an Plakaten generiert werden. Durch die Festlegung bestimmter Parameter innerhalb des Codes wird gewährleistet, dass jedes ausgespielte Plakat anders ist als sein Vorgänger.
Diese Arbeit dient als eine erste anskizzierte Grundlage dafür, wie grafischer Output automatisiert und vor allem aktualisiert generiert werden kann. Dieses Prinzip kann auf eine Vielzahl von Inhalten und Umsetzungen angewendet werden.
Fitted Fashion: Sizing-Lösung zur Steigerung der Konversion
& Reduzierung von E-Commerce-Retouren
(2021)
Die Zahl der Nutzenden beim Onlineshopping ist in den letzten Jahren deutlich gewachsen. Eines der größten Probleme dabei: Die Retouren. Sowohl die Wirtschaft als auch die Umwelt leiden darunter. Der Hauptgrund für Rücksendungen sind dabei Schwierigkeiten bei der Auswahl der individuell richtigen Größe.
Das Ziel dieses Projektes ist es daher, eine 3D-Körperscan-App zu erstellen. Mit dieser ist es möglich, einen auf die eigenen Körpermaße angepassten Avatar zu erstellen und eine angepasste Stilberatung für die jeweilige Körperform angeboten zu bekommen. Zudem gibt es eine Applikation in Form eines Software Development Kits, welches in Onlineshops eingebunden werden kann. Mit Hilfe der Applikation bekommen Konsumenten die richtige Größe auch beim Onlineshopping angezeigt und tätigen so weniger Fehlkäufe.
Dies bringt nicht nur Vorteile für die Umwelt mit sich und den Unternehmen eine massive Kostenersparnis durch die Einsparung von Retouren, Müll und Personal, sondern schlussendlich auch eine zufriedenere Kundschaft.
Architekten und Ingenieure entwerfen häufig Gebäude, ohne zu berücksichtigen, wie die verwendeten Baumaterialien nach ihrer Nutzung zurückgeführt werden können. Daher gelangen Rohstoffe über den Lebenszyklus eines Produkts nicht hinaus oder nicht in den Produktionsprozess zurück.
»Bauwerk Stadt« ist ein digitaler Leitfaden, der durch Bewertungssysteme zur Klassifizierung von Produkten beiträgt und so den Wert sowie die potenzielle Abbauwürdigkeit des Materials ermittelt. Ebenso wird auf der Webseite ein umfassendes Bild der Thematik vermittelt: von der Planung über die Realisierung bis hin zum Rückbau. Durch dokumentarische Texte in modularen Boxen und animierte Grafiken, die selbst zur Architektur werden, werden gewissenhaft Informationen dargeboten.
Die dynamisch gestaltete Webseite soll bei der Planung zum nachhaltigen Bauen helfen und so umsetzbare Handlungsmöglichkeiten aufzeigen sowie das Recyceln unterstützen.
Industrie 4.0 stellt viele Herausforderungen an produzierende Unternehmen und ihre Beschäf-tigten. Innovative und effektive Trainingsstrategien sind erforderlich, um mit den sich schnell verändernden Produktionsumgebungen und neuen Fertigungstechnologien Schritt halten zu können. Virtual Reality (VR) bietet neue Möglichkeiten für On-the-Job, On-Demand- und Off-Premise-Schulungen. Diese Arbeit stellt ein neues VR Schulungssystem vor, welches sich flexible an unterschiedliche Trainingsobjekte auf Grundlage von Rezepten und CAD Modellen anpassen lässt. Das Konzept basiert auf gerichteten azyklischen Graphen und einem Level-system. Es ermöglicht eine benutzerindividuelle Lerngeschwindigkeit mittels visueller Ele-mente. Das Konzept wurde für einen mechanischen Anwendungsfall mit Industriekomponen-ten implementiert und in der Industrie 4.0-Modellfabrik der FH Aachen umgesetzt.