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The determination of spacing, edge and end distance requirements for self-tapping screws requires numerous and comprehensive insertion tests. Yet the results of such tests cannot be transferred to other types of screws or even to screws of different diameter because of differences in shape or geometry. To reduce the effort of insertion tests a new method was developed which allows the estimation of required spacings, distances and timber thickness.
formine 2010 ... ein Haus ... : Workshop ; Fachbereich Architektur / Tünnemann, Thomas [Red.]
(2010)
Simultaneous detection of cyanide and heavy metals for environmental analysis by means of µISEs
(2010)
In environmental analysis, cyanide and heavy metals play an important role, because these substances are highly toxic for biological systems. They can lead to chronic and acute diseases. Due to the chemical properties of cyanide it is frequently used for industrial processes such as extraction of silver and gold. Heavy metals can be found as trace elements in nature and are often applied in industries e.g., galvanization processes. Up to now, cyanide and heavy metals can be detected by several sensors separately and their detection is often limited to laboratory investigations. In this publication, with regard to an in situ analysis, a new miniaturized silicon-based sensor system for the simultaneous detection of cyanide and heavy metals in aqueous solutions is presented that is based on chalcogenide glass-based micro ion-selective electrodes (µISEs). The µISEs are incorporated into a specially designed measuring system for the simultaneous detection of heavy metals and cyanide in solutions and validated by simultaneous measurements of Cu2+- and CN−-ions, Cd2+- and CN−- ions and Pb2+- and CN−-ions. The particular sensor system has shown good sensor properties in the µ-molar ion-concentration range. For simultaneous measurements in complex heavy metal and cyanide solutions an intelligent software using fuzzy logic is discussed.
Shakedown analysis of two dimensional structures by an edge-based smoothed finite element method
(2010)
Lignine bestehen aus einem hochgradig vernetzten Polymer phenolischer Grundeinheiten. Diese Verbindungen sind eine Quelle vielversprechender chemischer Grundbausteine. Auch die enzymatische Modifikation der Materialeigenschaften des Lignins ist für dessen Anwendung von Interesse. Aufgrund der verschiedenen Bindungstypen im Lignin ist eine Auftrennung mit nur einem Enzym unwahrscheinlich. Vielmehr sind verschiedene mediatorgestützte Reaktionen notwendig. Pilze, wie z.B. T. versicolor, nutzen Enzymkombinationen zum Aufschluss des Lignins. Hierbei kommen Laccase, Ligninperoxidase und Manganperoxidase zum Einsatz. Die optimale Kombination der Enzyme und ihrer Mediatoren bzw. Stabilisatoren ist Ziel der Untersuchungen. Aufgrund der großen Parameteranzahl wurde ein genetischer Algorithmus eingesetzt. Als Versuchsparameter wurden gewählt: die Verhältnisse der Enzyme, Ligninmasse, Konzentrationen an Eisen-, Mangan-, Oxalat-Ionen, ABTS, Violursäure und H₂O₂. Somit werden elf Parameter simultan optimiert. Als Algorithmus wurde ein Programm mit variabler Genkodierung entwickelt. Die Umsetzung des Lignins wird dabei über den verfolgt. Zurzeit ist ein enzymatischer Umsatz von 12% möglich. Als Referenz wurde eine chemische Lignindegradierung mit einem Umsatzvon 37% etabliert. Die sechs Generationen des Algorithmus zeigen eine Kongruenz der Enzymkonzentrationen von LiP, MnP und VeP, während Laccase keinen Einfluss hat. Des Weiteren beeinflussen die Konzentrationen von Mangan und Oxalat die Umsetzung, während die Variation von ABTS- und H₂O₂ nur eine geringe Auswirkung hat.
Paracoccus denitrificans for the effluent recycling during continuous denitrification of liquid food
(2010)
Nitrate is an undesirable component of several foods. A typical case of contamination with high nitrate contents is whey concentrate, containing nitrate in concentrations up to 25 l. The microbiological removal of nitrate by Paracoccus denitrificans under formation of harmless nitrogen in combination with a cell retention reactor is described here. Focus lies on the resource-conserving design of a microbal denitrification process. Two methods are compared. The application of polyvinyl alcohol-immobilized cells, which can be applied several times in whey feed, is compared with the implementation of a two step denitrification system. First, the whey concentrate's nitrate is removed by ion exchange and subsequently the eluent regenerated by microorganisms under their retention by crossflow filtration. Nitrite and nitrate concentrations were determined by reflectometric color measurement with a commercially available Reflectoquant® device. Correction factors for these media had to be determined. During the pilot development, bioreactors from 4 to 250 mg·L-1 and crossflow units with membrane areas from 0.02 to 0.80 m2 were examined. Based on the results of the pilot plants, a scaling for the exemplary process of denitrifying 1,000 tons per day is discussed.
Durch den Einsatz magnetisierbarer Partikel lassen sich Stoffwechselprodukte direkt und selektiv aus feststoffreichen Fermentationssuspensionen abtrennen. Im Gegensatz zu klassischen Adsorbermaterialien können magnetisierbare Partikel mit sehr geringen Durchmessern verwendet werden. Zur deren Abtrennung ist jedoch ein hoher Magnetfeldgradient notwendig. Dieser wird in der Regel durch in der Trennkammer bzw. dem Magnetfeld eingebrachte magnetisierbare Drähte realisiert. Bei der Auslegung der Drahtgitter ist ein Kompromiss zwischen Abtrennrate und Durchlässigkeit nötig. Die Ausrichtung der Drähte in Relation zum Magnetfeld, deren Abstand sowie die geometrische Anordnung können hierbei variiert werden. Zum Verständnis der Einflüsse auf das sich ausbildende Magnetfeld und die Fluiddynamik wurden Simulationen mit der Finite-Elemente-Methode durchgeführt und experimentell überprüft. Hierfür wurden die Drähte unter Variation von Anzahl, Richtung und Anordnung in den Hochgradient-Magnetseparator eingebracht. Erste Verifizierungen der Simulationen zeigen, dass die in Magnetfeldrichtung ausgerichteten Drähte (x-Achse) über die geringste Partikelrückhaltefähigkeit verfügen. Die Drähte der y- und z-Achse halten den größten Anteil der Magnetpartikel zurück, wobei die Drähte in y-Richtung den höchsten Feldgradienten ausbilden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass eine rhomboedrische Drahtanordnung der kubischen vorzuziehen ist.
Der BGH hat entschieden, dass ein Vermieter einen Wohnraummietvertrag nicht deshalb kündigen kann, weil der Mieter die Prozesskosten eines früheren, auf Zahlungsverzug gestützten Räumungsprozesses nicht begleicht. Der folgende Beitrag beleuchtet die Konsequenzen dieser Entscheidung für die mietvertragliche Praxis
Simulation und Experiment bei der Aufarbeitung von Polyphenolen durch neue Silicatmaterialien
(2010)
Nachwachsende Rohstoffe stellen eine reichhaltige Quelle für die Gewinnung von wirtschaftlich interessanten Biomolekülen dar. Die Gruppe der Polyphenole ist dabei für mehrere Industriezweige bedeutend. Ihre antioxidativen Eigenschaften sind z. B. für die Pharmaindustrie interessant. Im derzeit bearbeiteten Projekt sollen Polyphenole aus Pflanzenbestandteilen isoliert und aufgereinigt werden, um sie dann als Komponenten für eine Vernetzung von Polymeren auf der Basis von Fettsäuren einzusetzen. Bisher sind im Wesentlichen Prozesse zur Entfernung von Polyphenolen aus Getränken 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 erhältliche Adsorbentien wie PVPP, Adsorberharze XAD16 (Rhöm & Haas) oder SP70 (Sepabeads), deren Partikelgrößen im Bereichvon 0,1 ± 0,8 mm und spezifischen Oberflächen von 700 ± 900 m 2 /g liegen. Als Alternative zu diesen Adsorbern sollen neue Materialien auf Basis von anorganischen Trennmedien, wie z. B. natürlichen Tonmineralien, für die Polyphenolabtrennung verwendet werden. Derzeit wird durch Abgleich von Experiment und Simulation ein Materialscreening durchgeführt. Durch den Einsatz molekulardynamischer Bindungssimulationen wird die Adsorbersuche beschleunigt und Vorhersagen zu Modifikationen bei der Herstellung der neuen Adsorbentien ermöglicht.
Betriebsratswahlen 2010
(2010)
Die nächsten regelmäßigen Wahlen zum Betriebsrat (BR) stehen vor der Tür. Sie finden in der Zeit vom 1.3.2010 bis 31.5.2010 statt. Die Wahlen sind zwar vornehmlich Sache der Arbeitnehmer, allerdings sollten auch die Arbeitgeber darauf achten, dass die Wahlen korrekt ablaufen, schließlich haben die Arbeitgeber die Kosten der Wahlen zu tragen. Kommt es hierbei zu Fehlern, die schlimmstenfalls eine Wiederholung der Wahlen erfordern, hat auch für die hierdurch zusätzlich entstehenden Kosten der Arbeitgeber aufzukommen. Zudem bietet die aktive und unterstützende Begleitung der Wahlen für die Arbeitgeber die Chance, die Grundlagen für eine konstruktive Zusammenarbeit mit dem künftigen Betriebsrat zu legen. Der vorliegende Beitrag erläutert die wesentlichen Abläufe des Wahlverfahrens sowie die hierbei zwingend zu beachtenden Fristen.
Molke fällt im Rahmen der Käseherstellung allein in Deutschland in Mengen von über 11 Mio. Tonnen jährlich an. Dieses Nebenprodukt wurde trotz seines Reichtums an Milchzucker und Proteinen lange Zeit kaum industriell weiterverarbeitet und stellte ein bedeutendes Problem bei der Abwasserreinigung dar. Derzeit kommen meist kosten- und reinigungsintensive Membranfiltrationsverfahren bei der Auftrennung von Molke in ihre Hauptkomponenten Lactose und Molkenprotein zum Einsatz. Die Produkte finden vorwiegend in der Nahrungsmittelindustrie Anwendung als Süßungsmittel, Proteinzusatz oder Texturbildner. Die Mehrheit des Proteins wird dabei als Konzentrat bzw. Proteinpulver verarbeitet. Wegen der antibakteriellen, antiviralen und weiteren wertvollen physiologischen Eigenschaften der Molkeproteine stellt eine weitere Aufreinigung der einzelnen Molkeproteine für die pharmazeutische Industrie einen naheliegenden zusätzlichen Wertschöpfungsschritt dar. In Kooperation mit der Süd Chemie AG wurde damit begonnen, ein Verfahren zu entwickeln, das kostengünstige mineralische Adsorbentien verwendet. Bisher konnte die Abtrennung von Lactose von den Molkenproteinen aus verdünntem Molkekonzentrat in einem Verfahrensschritt ohne Vorbehandlung des Rohstoffs erfolgreich realisiert werden. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit der Verbesserung der Proteinbindekapazitätund chromatographischen Proteinauftrennung sowie dem Upscaling zum direkten Einsatz von Molkekonzentrat ohne Vorverdünnung.
Biomechanics studies biological soft tissue materials (growth, remodeling) in vivo. For this objective, the detailed information of material properties must be well defined to construct reliable constitutive models. In the paper, the bulge test is carried out with elastomers in order to develop a test method. Then, application of the test for soft tissue materials is straightforward due to the similarities between elastomers with soft tissue materials as proved in Holzapfel 2005, Ogden 2009. It means, after the preliminary experiments and parameter identification with rubber materials has been setup, experiments on soft tissue materials can be similarly carried out. Elastomers have a complex behavior which strongly depends on the largest previous load cycle. For simplicity we consider only the first loading.
The optical study carried out on insulating polymers namely polyethyleneterephthalate (PET) and polyvinylchloride (PVC) has been described. The polymers are exposed to different radiation doses by exposing them to swift heavy ions of carbon (90 MeV), silicon (120 MeV) and nickel (100 MeV) which influence on their optical properties. The studies show that amongst the investigated polymers, PVC and PET have potential for application as dosimeter beyond a threshold dose which is strongly dependent on the nature of the material and the radiation type. The optical micrographs show a distinct change in colour of the sample with increase in radiation dose.
Chalcogenide glass materials as membranes for potentiometric sensors for chemical analysis in solutions have been studied since more than 20 years. In this work, an electrolyte–insulator–semiconductor structure was combined with chalcogenide glass membranes prepared by means of the pulsed laser deposition technique. Depending on the membrane composition a selectivity to different ions (Cd2+ and Pb2+) is achieved. The different sensor membranes have been physically characterised using microscopy, ellipsometry, profilometry, atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS). The electrochemical behaviour has been investigated via capacitance/voltage (C/V) and constant capacitance (ConCap) measurements and results in a Cd2+ sensitivity of 23.1 ± 0.6 mV per decade in a linear range from 7 × 10−6 to 10−2 mol/l and 24.4 ± 0.5 mV per decade in a linear range from 5 × 10−6 to 10−2 mol/l for Pb2+, respectively.
The control of molecular architecture provided by the layer-by-layer (LbL) technique has led to enhanced biosensors, in which advantageous features of distinct materials can be combined. Full optimization of biosensing performance, however, is only reached if the film morphology is suitable for the principle of detection of a specific biosensor. In this paper, we report a detailed morphology analysis of LbL films made with alternating layers of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) and polyamidoamine (PAMAM) dendrimers, which were then covered with a layer of penicillinase (PEN). An optimized performance to detect penicillin G was obtained with 6-bilayer SWNT/PAMAM LbL films deposited on p-Si-SiO2-Ta2O5 chips, used in biosensors based on a capacitive electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) and a light-addressable potentiometric sensor (LAPS) structure, respectively. Field-emission scanning electron microscopy (FESEM) and atomic force microscopy (AFM) images indicated that the LbL films were porous, with a large surface area due to interconnection of SWNT into PAMAM layers. This morphology was instrumental for the adsorption of a larger quantity of PEN, with the resulting LbL film being highly stable. The experiments to detect penicillin were performed with constant-capacitance (ConCap) and constant-current (CC) measurements for EIS and LAPS sensors, respectively, which revealed an enhanced detection signal and sensitivity of ca. 100 mV/decade for the field-effect sensors modified with the PAMAM/SWNT LbL film. It is concluded that controlling film morphology is essential for an enhanced performance of biosensors, not only in terms of sensitivity but also stability and response time.
The integration of nanostructured films containing biomolecules and silicon-based technologies is a promising direction for reaching miniaturized biosensors that exhibit high sensitivity and selectivity. A challenge, however, is to avoid cross talk among sensing units in an array with multiple sensors located on a small area. In this letter, we describe an array of 16 sensing units of a light-addressable potentiometric sensor (LAPS), which was made with layer-by-layer (LbL) films of a poly(amidomine) dendrimer (PAMAM) and single-walled carbon nanotubes (SWNTs), coated with a layer of the enzyme penicillinase. A visual inspection of the data from constant-current measurements with liquid samples containing distinct concentrations of penicillin, glucose, or a buffer indicated a possible cross talk between units that contained penicillinase and those that did not. With the use of multidimensional data projection techniques, normally employed in information visualization methods, we managed to distinguish the results from the modified LAPS, even in cases where the units were adjacent to each other. Furthermore, the plots generated with the interactive document map (IDMAP) projection technique enabled the distinction of the different concentrations of penicillin, from 5 mmol L−1 down to 0.5 mmol L−1. Data visualization also confirmed the enhanced performance of the sensing units containing carbon nanotubes, consistent with the analysis of results for LAPS sensors. The use of visual analytics, as with projection methods, may be essential to handle a large amount of data generated in multiple sensor arrays to achieve high performance in miniaturized systems
Grassilage stellt einen nachwachsenden Rohstoff mit großem Potenzial dar. Neben Cellulose und Hemicellulose enthält sie auch organische Säuren, insbesondere Milchsäure. In einem Bioraffinerie-Projekt wird die Milchsäure aus der Silage isoliert und mit gentechnisch optimierten Stämmen zu L-Lysin weiterverarbeitet. Die Lignocellulose wird hydrolysiert und zu Ethanol fermentiert. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Integration der unterschiedlichen Prozesse sowie der einzelnen Prozessschritte zu einem Gesamtprozess, der sämtliche Inhaltsstoffe der Silage verwertet.
Gras hat ein hohes Potenzial als nachwachsender Rohstoff. Bei ungeeigneter Lagerung verderben Gräser allerdings innerhalb weniger Tage. Dieser Nachteil kann durch die Silierung des Grasschnittes behoben werden. Eines der wichtigsten in der Silage enthaltenen Produkte ist die Milchsäure. Um diese für weitere Aufarbeitungsschritte zugänglich zu machen, wird aus der Silage ein Presssaft hergestellt. Die Milchsäure wird aus einem Silagepresssaft mittels Extraktion durch ionische Flüssigkeiten isoliert. Dabei wird zum einen eine reine Milchsäure hergestellt, die z. B. für die Herstellung von Polymilchsäure genutzt werden kann. Zum anderen wird ein weniger aufgereinigter Extrakt gewonnen, der für die fermentative Produktion von L-Lysin und 1,2-Propandiol genutzt werden soll. Im Rahmen des Projekts erfolgt die gentechnische Optimierung von Corynebacterium glutamicum für die Umsetzung von Milchsäurezu L-Lysin. Die im nach der Pressung verbleibenden Presskuchen enthaltenen Grasfasern bestehen zu einem großen Teil aus Polysacchariden. Diese werden hydrolysiert und die dabei freigesetzten Zucker zu Grundchemikalien wie Ethanol oder Itakonsäure fermentiert. Im Rahmen einer vollständigen Nutzung der Silage wird das Raffinat aus der Milchsäureextraktion als Mediumsupplement in der Fermentation eingesetzt, was die Zugabe weiterer Medienbestandteile überflüssig macht. Die Rückstände der Hydrolysen und Fermentationen sollen darüberhinaus für die Herstellung von Biogas genutzt werden.
Gräser sind in der Lage, einen großen Teil der für eine biobasierte Wirtschaft benötigten Biomasse zur Verfügung 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 Gräsern ist die Hemicellulose mitP henolcarbonsäuren wie Ferula- und p-Coumarsäure verestert, die die enzymatische Hydrolyse der Cellulose und Hemicellulose ebenso effektiv behindern wie Lignin. Anders als bei holzigen Rohstoffen ermöglicht dieser Aufbau aber eine enzymatische Vorbehandlung, mit der die Phenolcarbonsäuren abgespalten werden können. Da die bei der Vorbehandlung eingesetzten Enzyme in ihrer natürlichen Funktion synergistisch mit cellulytischen Enzymen zusammenarbeiten, besitzen sie ähnliche Optima wie die für die Hydrolyse der Polysaccharide eingesetzten Cellulasen und Hemicellulasen. Diese Eigenschaft ermöglicht die Integration von Vorbehandlung und Hydrolyse in einem einzigen Verfahrensschritt. Durch die Einführung der enzymatischen Vorbehandlung konnte das in der Literatur bekannte SSF-Verfahren für die Herstellung von Ethanol aus Gräsern um die Vorbehandlungsstufe erweitert werden. Das so realisierte simultaneous pretreatment, saccharification and fermentation (SPSF)-Verfahren stellt eine vollständige Integration der drei für die Nutzung von Lignocellulose nötigen Verfahrensschritte in der grünen Bioraffinerie dar.
Organisation
(2010)
Gas sensor investigation based on a catalytically activated thin-film thermopile for H2O2 detection
(2010)
In aseptic filling systems, hydrogen peroxide vapour is commonly used for the reduction of microbial contaminations in carton packages. In this process, the germicidal efficiency of the vapour depends especially on the H₂O₂ concentration. To monitor the H₂O₂ concentration, a calorimetric H₂O₂ gas sensor based on a catalytically activated thin-film thermopile is investigated. Two different sensor layouts, namely a circular and a linear form, as well as two various material pairs such as tungsten/nickel and gold/nickel, have been examined for the realization of a thin-film thermopile. Additionally, manganese oxide and palladium particles have been compared as responsive catalysts towards H₂O₂. The thin-film sensors have been investigated at various H₂O₂ concentrations, gas temperatures and flow rates.
Doktoranden der FH Aachen stellen ihre wissenschaftlichen Arbeiten aus verschiedenen Fachdisziplinen vor.
The mission of the COMPASS-1 picosatellite is to take pictures of the earth, to validate a space-borne GPS receiver developed by the German Aerospace Center, and to verify the proper operation of the magnetic attitude control system in orbit. The spacecraft was launched on April 28, 2008 from the Indian space port Sriharikota, as part of the PSLV-C9 world record launch that simultaneously brought ten satellites into orbit. The mission operations were carried out from the ground stations in Aachen and Tainan. Arising difficulties in the communication link were overcome with the support of individuals from the amateur radio community. After several months of mission operation, abundant housekeeping and mission data has been commanded, received and analyzed and is presented in this paper.
Die vorliegende Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass registrierte unsegmentierte Volumina aus multimodalen Bilddatensätzen (z.B. MRT, PET) gleichzeitig in einer 3D-Rekonstruktion visualisiert werden und in Echtzeit manipuliert werden können. Ermöglicht wird die Echtzeitfähigkeit durch die Programmierung der Algorithmen zur direkten Volumenvisualisierung auf der Grafikkarte mittels der neuen CUDA-Technologie. Die Zuordnung der Farbeigenschaften wird über 1D-Transferfunktionen für jedes Volumen getrennt gesteuert. So können durch die interaktive Veränderung der 1D-Transferfunktion Detailinformationen aus den zwei Bilddatensätzen getrennt kontrolliert werden und die Vorteile der verschiedenen Bildmodalitäten in einer Visualisierung genutzt werden. Mittels dieses interaktiven Frameworks können neue Erkenntnisse insbesondere über neurodegenerativen Erkrankungen gewonnen werden.
Die Konzernrechnungslegung
(2010)
In steps of the production chain of carbide inserts, such as unloading or packaging, the conformity test of the insert type is done manually, which causes a statistic increase of errors due to monotony and fatigue of the worker and the wide variety of the insert types. A machine vision system is introduced that captures digital frames of the inserts in the production line, analyses inspects automatically and measures four quality features: coating colour, edge radius, plate shape and chip-former geometry. This new method has been tested on several inserts of different types and has shown that the prevalent insert types can be inspected and robustly classified in real production environment and therefore improves the manufacturing automation.
Short term effects of magnetic resonance imaging on excitability of the motor cortex at 1.5T and 7T
(2010)
Rationale and Objectives
The increasing spread of high-field and ultra-high-field magnetic resonance imaging (MRI) scanners has encouraged new discussion of the safety aspects of MRI. Few studies have been published on possible cognitive effects of MRI examinations. The aim of this study was to examine whether changes are measurable after MRI examinations at 1.5 and 7 T by means of transcranial magnetic stimulation (TMS).
Materials and Methods
TMS was performed in 12 healthy, right-handed male volunteers. First the individual motor threshold was specified, and then the cortical silent period (SP) was measured. Subsequently, the volunteers were exposed to the 1.5-T MRI scanner for 63 minutes using standard sequences. The MRI examination was immediately followed by another TMS session. Fifteen minutes later, TMS was repeated. Four weeks later, the complete setting was repeated using a 7-T scanner. Control conditions included lying in the 1.5-T scanner for 63 minutes without scanning and lying in a separate room for 63 minutes. TMS was performed in the same way in each case. For statistical analysis, Wilcoxon's rank test was performed.
Results
Immediately after MRI exposure, the SP was highly significantly prolonged in all 12 subjects at 1.5 and 7 T. The motor threshold was significantly increased. Fifteen minutes after the examination, the measured value tended toward normal again. Control conditions revealed no significant differences.
Conclusion
MRI examinations lead to a transient and highly significant alteration in cortical excitability. This effect does not seem to depend on the strength of the static magnetic field.
Purpose
To assess potential cognitive deficits under the influence of static magnetic fields at various field strengths some studies already exist. These studies were not focused on attention as the most vulnerable cognitive function. Additionally, mostly no magnetic resonance imaging (MRI) sequences were performed.
Materials and Methods
In all, 25 right-handed men were enrolled in this study. All subjects underwent one MRI examination of 63 minutes at 1.5 T and one at 7 T within an interval of 10 to 30 days. The order of the examinations was randomized. Subjects were referred to six standardized neuropsychological tests strictly focused on attention immediately before and after each MRI examination. Differences in neuropsychological variables between the timepoints before and after each MRI examination were assessed and P-values were calculated
Results
Only six subtests revealed significant differences between pre- and post-MRI. In these tests the subjects achieved better results in post-MRI testing than in pre-MRI testing (P = 0.013–0.032). The other tests revealed no significant results.
Conclusion
The improvement in post-MRI testing is only explicable as a result of learning effects. MRI examinations, even in ultrahigh-field scanners, do not seem to have any persisting influence on the attention networks of human cognition immediately after exposure.
Mathematik im ingenieurwissenschaftlichen Bachelorstudium : Lösung der Übungs- und Klausuraufgaben
(2010)
Dexamethasone (DEX) is a potent and widely used anti-inflammatory and immunosuppressant glucocorticoid. It can bind and activate the pregnane X receptor (PXR), which plays a critical role as xenobiotic sensor in mammals to induce the expression of many enzymes, including cytochromes P450 in the CYP3A family. This induction results in its own metabolism. We have used a series of transgenic mouse lines, including a novel, improved humanized PXR line, to compare the induction profile of PXR-regulated drug-metabolizing enzymes after DEX administration, as well as looking at hepatic responses to rifampicin (RIF). The new humanized PXR model has uncovered further intriguing differences between the human and mouse receptors in that RIF only induced Cyp2b10 in the new humanized model. DEX was found to be a much more potent inducer of Cyp3a proteins in wild-type mice than in mice humanized for PXR. To assess whether PXR is involved in the detoxification of DEX in the liver, we analyzed the consequences of high doses of the glucocorticoid on hepatotoxicity on different PXR genetic backgrounds. We also studied these effects in an additional mouse model in which functional mouse Cyp3a genes have been deleted. These strains exhibited different sensitivities to DEX, indicating a protective role of the PXR and CYP3A proteins against the hepatotoxicity of this compound.
Mouse nongenotoxic hepatocarcinogens phenobarbital (PB) and chlordane induce hepatomegaly characterized by hypertrophy and hyperplasia. Increased cell proliferation is implicated in the mechanism of tumor induction. The relevance of these tumors to human health is unclear. The xenoreceptors, constitutive androstane receptors (CARs), and pregnane X receptor (PXR) play key roles in these processes. Novel “humanized” and knockout models for both receptors were developed to investigate potential species differences in hepatomegaly. The effects of PB (80 mg/kg/4 days) and chlordane (10 mg/kg/4 days) were investigated in double humanized PXR and CAR (huPXR/huCAR), double knockout PXR and CAR (PXRKO/CARKO), and wild-type (WT) C57BL/6J mice. In WT mice, both compounds caused increased liver weight, hepatocellular hypertrophy, and cell proliferation. Both compounds caused alterations to a number of cell cycle genes consistent with induction of cell proliferation in WT mice. However, these gene expression changes did not occur in PXRKO/CARKO or huPXR/huCAR mice. Liver hypertrophy without hyperplasia was demonstrated in the huPXR/huCAR animals in response to both compounds. Induction of the CAR and PXR target genes, Cyp2b10 and Cyp3a11, was observed in both WT and huPXR/huCAR mouse lines following treatment with PB or chlordane. In the PXRKO/CARKO mice, neither liver growth nor induction of Cyp2b10 and Cyp3a11 was seen following PB or chlordane treatment, indicating that these effects are CAR/PXR dependent. These data suggest that the human receptors are able to support the chemically induced hypertrophic responses but not the hyperplastic (cell proliferation) responses. At this time, we cannot be certain that hCAR and hPXR when expressed in the mouse can function exactly as the genes do when they are expressed in human cells. However, all parameters investigated to date suggest that much of their functionality is maintained.
Energiebilanzen und -potenziale von Abwasseranlagen : Vorstellung neuer Untersuchungsvorhaben in NRW
(2010)
Increasing Scots pine (Pinus sylvestris L.) mortality has been recently observed in the dry inner valleys of the European Alps. Besides drought, infection with pine mistletoe (Viscum album ssp. austriacum) seems to play an important role in the mortality dynamics of Scots pines, but how mistletoes promote pine decline remains unclear. To verify whether pine mistletoe infection weakens the host via crown degradation, as observed for dwarf mistletoes, we studied the negative effects of pine mistletoe infestation on the photosynthetic tissues and branch growth of pairs of infested and non-infested branches. Pine mistletoe infection leads to crown degradation in its host by reducing the length, the radial increment, the ramification, the needle length and the number of needle years of the infested branches. This massive loss in photosynthetic tissue results in a reduction in primary production and a subsequent decrease in carbohydrate availability. The significant reduction in needle length due to mistletoe infection is an indication for a lower water and nutrient availability in infested branches. Thus, mistletoe infection might lead to a decrease in the availability of water and carbohydrates, the two most important growth factors, which are already shortened due to the chronic drought situation in the area. Therefore, pine mistletoe increases the risk of drought-induced mortality of its host when growing in a xeric environment.
Self metathesis of oleochemicals offers a variety of bifunctional compounds, that can be used as monomer for polymer production. Many precursors are in huge scales available, like oleic acid ester (biodiesel), oleyl alcohol (tensides), oleyl amines (tensides, lubricants). We show several ways to produce and separate and purify C18-α,ω-bifunctional compounds, using Grubbs 2nd Generation catalysts, starting from technical grade educts.
C-terminal truncation of a metagenome-derived detergent protease for effective expression in E. coli
(2010)
Recently, a new alkaline protease named HP70 showing highest homology to extracellular serine proteases of Stenotrophomonas maltophilia and Xanthomonas campestris was found in the course of a metagenome screening for detergent proteases (Niehaus et al., submitted for publication). Attempts to efficiently express the enzyme in common expression hosts had failed. This study reports on the realization of overexpression in Escherichia coli after structural modification of HP70. Modelling of HP70 resulted in a two-domain structure, comprising the catalytic domain and a C-terminal domain which includes about 100 amino acids. On the basis of the modelled structure the enzyme was truncated by deletion of most of the C-terminal domain yielding HP70-C477.
This structural modification allowed effective expression of active enzyme using E. coli BL21-Gold as the host. Specific activity of HP70-C477 determined with suc-l-Ala-l-Ala-l-Pro-l-Phe-p-nitroanilide as the substrate was 30 ± 5 U/mg compared to 8 ± 1 U/mg of the native enzyme. HP70-C477 was most active at 40 °C and pH 7–11; these conditions are prerequisite for a potential application as detergent enzyme. Determination of kinetic parameters at 40 °C and pH = 9.5 resulted in KM = 0.23 ± 0.01 mM and kcat = 167.5 ± 3.6 s⁻¹. MS-analysis of peptide fragments obtained from incubation of HP70 and HP70-C477 with insulin B indicated that the C-terminal domain influences the cleavage preferences of the enzyme. Washing experiments confirmed the high potential of HP70-C477 as detergent protease.
We propose a formalism for reasoning about actions based on multi-modal logic which allows for expressing observations as first-class objects. We introduce a new modal operator, namely [o |α], which allows us to capture the notion of perceiving an observation given that an action has taken place. Formulae of the type [o |α]ϕ mean ’after perceiving observation o, given α was performed, necessarily ϕ’. In this paper, we focus on the challenges concerning sensing with explicit observations, and acting with nondeterministic effects. We present the syntax and semantics, and a correct and decidable tableau calculus for the logic
Bead-on-plate butt joints of 2.5 mm hot rolled DP600/DP600 and 1.2 mm cold rolled TRIP700/TRIP700 steel sheets were performed using 6 kW CO2 laser beam welding. The welding speed ranged from 1.5 to 3.0 and from 2.1 to 3.9 m/min in DP/DP and TRIP/TRIP steel weldments respectively. A top surface helium gas was used as a shielding gas at a flow rate of 20 l/min. Metallographic examinations and transverse tensile testing (DIN EN 895: 1995) were carried out to characterize the weldments. The formability of base metals and weldments were investigated by standard Erichsen test (DIN EN ISO 20482). It was found that the uniaxial plastic behavior of both DP600 and TRIP700 base metals was in agreement with Swift and modified Mecking–Kocks models respectively. In a perpendicular tensile test to the weld line, all specimens were fractured at the base metal however the strengths were somewhat higher than those of base metal. There was a significant reduction in formability caused by welding of both DP/DP and TRIP/TRIP steel weldments and the formability has been improved with the increase of the welding speed.
Shielding gas influences on laser weldability of tailored blanks of advanced automotive steels
(2010)
The effects of shielding gas types and flow rates on CO2 laser weldability of DP600/TRIP700 steel sheets were studied in this work. The evaluated shielding gases were helium (He), argon (Ar) and different mixtures of He and Ar. Weld penetration, tensile strength and formability (Erichsen test) of laser welds were found to be strongly dependent upon the shielding gas types. The ability of shielding gas in removing plasma plume and thus increasing weld penetration is believed to be closely related to ionization potential and atomic weight which determine the period of plasma formation and disappearance. It was found that the higher helium shielding gas flow rate, the deeper weld penetration and the lower weld width.
In den letzten Jahrzehnten hat das Elektronenstrahlschweißen, das bereits im größeren Maßstab verwendet wird, seine Fähigkeit als qualitatives Werkzeug für die Verbindung verschiedener Materialen nachgewiesen. Das Non Vacuum Electron Beam Welding (NV-EBW) hat zahlreiche Vorteile im Vergleich zum Elektronenstrahlschweißen im Vakuum, da man unter normalem Atmosphärendruck arbeiten kann. Im Hinblick auf die reproduzierbare Qualität, insbesondere im Bereich der Massen-Fertigung, ist die Kontrolle der Strahlparameter sowie deren Einfluss auf das Schweißergebnis von großer Bedeutung. Durch eine genaue Kenntnis der Strahlkenngrößen wie des Strahldurchmessers und der Leistungsdichteverteilung kann eine Aussage über die sich ausbildende Schweißnaht sowie die Schweißbaddynamik getroffen werden. Messungen der Strahlkenngrößen im Prozess erlauben insbesondere die Untersuchung von Humping-Effekten. In diesem Beitrag wird der Prozess der Elektronenstrahlvermessung unter atmosphärischen Bedingungen beschrieben. Es wird zudem die Abhängigkeit der Elektronenstrahlcharakteristika von den verschiedenen Prozessparametern dargestellt.
A handheld sensor system for the online measurement of hydrogen peroxide (H2O2) in aseptic sterilisation processes has been developed. It is based on a calorimetric-type gas sensor that consists of a differential set-up of two temperature sensors, of which one is catalytically activated and the second one is passivated and used as reference. The sensor principle relies in detecting a rise in temperature on the active sensor due to the exothermic reaction of H2O2 on the catalytic surface. To characterise the sensor system towards H2O2 sensitivity and other influencing factors, measurements have been carried out both at an experimental set-up and a manufacturer's sterilisation machine. Physical sensor characterisation was done by means of the optical microscopy.
With the final objective of optimizing the "Micromix" hydrogen combustion principle, a round jet in a laminar cross-flow prior to its combustion is investigated experimentally using Stereoscopic Particle Image Velocimetry. Measurements are performed at a jet to cross-stream momentum ratio of 1 and a Reynolds number, based on the jet diameter and jet velocity, of 1600. The suitability to combine side, top and end views is analyzed statistically. The statistical theory of testing hypotheses, pertaining to the joint distribution of the averaged velocity along intersecting observation planes, is employed. Overall, the averaged velocity fields of the varying observation planes feature homogeneity at a 0.05 significance level. Minor discrepancies are related to the given experimental conditions. By use of image maps, averaged and instantaneous velocity fields, an attempt is made to elucidate the flow physics and a kinematically consistent vortex model is proposed. In the time-averaged flow field, the principal vortical systems were identified and the associated mixing visualized. The jet trajectory and physical dimensions scale with the momentum ratio times the jet diameter. The jet/cross-flow mixture converging upon the span-wise centre-line, the lifting action of the Counter Rotating Vortex Pair and the reversed flow region contribute to the high entrainment and mixedness. It is shown that the jet width is larger on the downstream side as compared to the upstream side of the centre-streamline. The deepest penetration of the particles on the outer boundary occurs in the centre-plane. Meanwhile, with increasing off-centre position, the boundaries all lay further from the centre-line position than does the boundary in the centre-plane, corresponding to a kidney-like shape of the flow cross-section. The generation of the Counter Rotating Vortex Pair and the instability mechanism is documented by instantaneous image maps and vector fields. The necessary circulation for the Counter Rotating Vortex Pair originates from a combined effect of steady in-hole, hanging and wake vortices. The strong cross-flow and jet interaction induces a three-dimensional waving, the stream-wise Counter Rotating Vortex Pair pair, leading to the formation of Ring Like Vortices. A secondary Counter Rotating Vortex Pair forms on top of the primary Counter Rotating Vortex Pair, resulting in mixing by "puffs". Overall, Stereoscopic Particle Image Velocimetry proofed capable of elucidating the Jet in Cross-Flow complex flow field. The gained insight in the mixing process will definitely contribute to the "Micromix" hydrogen combustion optimization.
Von der Königlichen Höheren Maschinenbauschule Aachen zu den Ingenieurfachbereichen der FH Aachen
(2010)
75 Jahre Vereinsgeschichte
(2010)
Patients after coarctation repair still have an increased risk of cardiovascular or cerebrovascular events. This has been explained by the persisting hypertension and alterations in the peripheral vessels. However, involvement of the central vessels such as the retinal arteries is virtually unknown. A total of 34 patients after coarctation repair (22 men and 12 women; 23 to 58 years old, age range 0 to 32 years at surgical repair) and 34 nonhypertensive controls underwent structural and functional retinal vessel analysis. Using structural analysis, the vessel diameters were measured. Using functional analysis, the endothelium-dependent vessel dilation in response to flicker light stimulation was assessed. In the patients after coarctation repair, the retinal arteriolar diameter was significantly reduced compared to that of the controls (median 182 μm, first to third quartile 171 to 197; vs 197 μm, first to third quartile 193 to 206; p <0.001). These findings were independent of the peripheral blood pressure and age at intervention. No differences were found for venules. The functional analysis findings were not different between the patients and controls (maximum dilation 3.5%, first to third quartile 2.1% to 4.5% vs 3.6%, first to third quartile 2.2% to 4.3%; p = 0.81), indicating preserved autoregulative mechanisms. In conclusion, the retinal artery diameter is reduced in patients after coarctation repair, independent of their current blood pressure level and age at intervention. As a structural marker of chronic vessel damage associated with past, current, or future hypertension, retinal arteriolar narrowing has been linked to stroke incidence. These results indicate an involvement of cerebral microcirculation in aortic coarctation, despite timely repair, and might contribute to explain the increased rate of cerebrovascular events in such patients.
Die am häufigsten genutzten Rohstoffe für die Produktion von Treibstoffen und Chemikalien sind fossilen Ursprungs. Da diese limitiert sind, werden im Hinblick auf die Nachhaltigkeit alternative, erneuerbare Rohstoffquellen intensiv untersucht. Vielversprechend in diesem Kontext sind die in Lignocellulose enthaltenen Zucker, die beispielsweise zur Produktion von Ethanol genutzt werden können. In der Regel sind für eine Lig-nocellulose-Bioraffinerie mehrere Prozessschritte notwendig: Vorbehandlung, Verzuckerung und Fermentation. Um diesen Prozess einfacher zu gestalten, ist es möglich, die Verzuckerung und die Fermentation in einem Schritt durchzuführen (SSF). Als Substrat wird hier Cellulose-Faserstoff verwendet, der durch das Organosolv-Verfahren aufgeschlossen wurde. Die Hydrolyse erfolgt mit kommerziell erhältlichen Enzymen und für die Fermentation zu Ethanol werden zwei Hefen verwendet. Beim SSF-Verfahren konnte, im Vergleich zur entkoppelten Verfahrensweise, trotz bestehender Unterschiede in den Temperatur-Optima von Enzymen und Hefen eine Steigerung in der Ethanol-Ausbeute von 0,15 auf 0,2 gg⁻¹ beobachtet werden. Um wirtschaftliche Ausbeuten und Konzentrationen des Produkts erzielen zu können, ist es notwendig den Prozess weiter zu optimieren. Im Einzelfall muss überprüft werden, ob diese Verfahrensweise auch für die Produktion anderer interessanter Stoffe (wie Itaconsäure, Bernsteinsäure) geeignet ist.
Es wurde ein automatisiertes, computerunterstütztes Testsystem für die Funktionsprüfung und Charakterisierung von (bio-)chemischen Sensoren auf Waferebene entwickelt und in einen konventionellen Spitzenmessplatz integriert. Das System ermöglicht die Charakterisierung und Identifizierung „funktionstauglicher“ Sensoren bereits auf Waferebene zwischen den einzelnen Herstellungsschritten, wodurch weitere, bisher übliche Verarbeitungsschritte wie das Fixieren, Bonden und Verkapseln für die defekten oder nicht funktionstauglichen Sensorstrukturen entfällt. Außerdem bietet eine speziell entworfene miniaturisierte Durchflussmesszelle die Möglichkeit, bereits auf Waferlevel die Sensitivität, Drift, Hysterese und Ansprechzeit der (bio-)chemischen Sensoren zu charakterisieren. Das System wurde exemplarisch mit kapazitiven, pH-sensitiven EIS- (Elektrolyt-Isolator-Silizium) Strukturen und ISFET- (ionensensitiver Feldeffekttransistor) Strukturen mit verschiedenen Geometrien und Gate-Layouts getestet.
Numerical solution of the heat equation with non-linear, time derivative-dependent source term
(2010)
The mathematical modeling of heat conduction with adsorption effects in coated metal structures yields the heat equation with piecewise smooth coefficients and a new kind of source term. This term is special, because it is non-linear and furthermore depends on a time derivative. In our approach we reformulated this as a new problem for the usual heat equation, without source term but with a new non-linear coefficient. We gave an existence and uniqueness proof for the weak solution of the reformulated problem. To obtain a numerical solution, we developed a semi-implicit and a fully implicit finite volume method. We compared these two methods theoretically as well as numerically. Finally, as practical application, we simulated the heat conduction in coated aluminum fibers with adsorption in the zeolite coating. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.
Metathese von Ölsäure und Derivaten ist ein interessanter Weg für die Synthese bifunktioneller Verbindungen aus nachwachsenden Rohstoffen. Verwendet wurden Ru-Katalysatoren der zweiten Generation, welche eine hohe Toleranz gegenüber funktionellen Gruppen und Verunreinigungen aufweisen. Trotz des Einsatzes technischer Edukte waren Umsetzungen mit niedrigen Katalysatormengen (0.001 – 0.01 mol-%) möglich, mit Ausbeuten entsprechend der Literatur. Kreuzmetathesen ermöglichten variable Kettenlängen und Funktionalitäten der Monomere, die Produktgewinnung ist jedoch aufwändig. Selbstmetathese lieferte C18-bifunktionelle Verbindungen, welche einfach durch Destillation oder Kristallisation isoliert werden können. Neben der katalystischen Umsetzung wurde auch die Produktgewinnung untersucht und für ausgewählte Produkte auch im größeren Maßstab durchgeführt.
Oxorhenium(V) complexes [ReOX3(PPh3)2] (X = Cl, Br) react with phenylacetylene under formation of complexes with ylide-type ligands. Compounds of the compositions [ReOCl3(PPh3){C(Ph)C(H)(PPh3)}] (1), [ReOBr3(OPPh3){C(Ph)C(H)(PPh3)}] (2), and [ReOBr3(OPPh3){C(H)C(Ph)(PPh3)}] (3) were isolated and characterized by X-ray diffraction. They contain a ligand, which was formed by a nucleophilic attack of released PPh3 at coordinated phenylacetylene. The structures of the products show that there is no preferable position for this attack. Cleavage of the Re–C bond in 3 and dimerization of the organic ligand resulted in the formation of the [{(PPh3)(H)CC(Ph)}2]2+ cation, which crystallized as its [(ReOBr4)(OReO3)]2– salt.
AgTcO4 reacts with R3ECl compounds (E = C, Si, Ge, Sn, Pb; R = Me, iPr, tBu, Ph), tBu2SnCl2, or PhMgCl under formation of novel trioxotechnetium(VII) derivatives. The carbon and silicon derivatives readily undergo decomposition, which was proven by 99Tc NMR spectroscopy and the isolation of decomposition products such as [TcOCl3(THF)(OH2)]. Compounds [Ph3GeOTcO3], [(THF)Ph3SnOTcO3], [(O3TcO)SntBu2(OH)]2, and [(THF)4Mg(OTcO3)2] are more stable and were isolated in crystalline form and characterized by X-ray diffraction.
b-Lactame gehören zu den wirkungsvollsten Antibiotika, jedoch lassen sich viele nur schwierig fermentativ erzeugen. Ein Problem bei der fermentativen Produktion ist die Hydrolyse des Lactamrings im wässrigen Milieu. Das Ziel des von der DBU geförderten Projekts ist die selektive In-situ-Adsorption der b-Lactamantibiotika unter anschließender magnetischer Separation. Durch die Isolation im Hochgradientenmagnetseparator (HGMS) ist eine Fest-fest-flüssig-Trennung und somit ein erheblicher Zeitgewinn im Downstreamprozess möglich. Zusätzlich kommt es zur Einsparung an Lösungsmittel und Energie, was neben Reduzierung der Antibiotikahydrolyse auch in ökologischer Hinsicht einen interessanten Aspekt darstellt. Als Trägermaterial für die Adsorbermatrix werden magnetisierbare Eisenoxidpartikel eingesetzt, die in einer Silikamatrix eingebettet sind. Diese Adsorber sollen auf Selektivität in Wasser und verschiedenen Medien getestet werden. Zusätzlich werden die Abbauprodukte des b-Lactams analysiert, um eine Aussage über die Stabilisierung des Antibiotikums durch die selektiven Adsorber treffen zu können. Diese Ergebnisse werden mit kommerziell erhältlichen Adsorbern verglichen. Die Aufreinigung der Antibiotika soll direkt aus der Fermentationsbrühe erfolgen. Um die Trennung der magnetischen, selektiven Adsorber von der Biomasse zu gewährleisten, soll der HGMS in die Fermentation integriert werden. Das filamentöse Wachstum des Mikroorganismus erfordert eine Neuauslegung der Filtermatrix.