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Gummi-Metall-Bauteile
(1987)
Der Mensch als Läufer
(1999)
Wing weight estimation methodology for highly non-planar lifting systems during conceptual design
(2013)
Die Detektion von Schadstoffen repräsentiert in der Umweltanalytik eine wichtige Aufgabenstellung. Gerade die Abwasser- bzw. Brauchwasseranalytik sowie die Prozesskontrolle haben einen hohen Stellenwert. Siliziumbasierte Dünnschichtsensoren bieten eine kostengünstige Möglichkeit, „online“-Messungen bzw. Vor-Ort-Messungen zeitnah durchzuführen. In dieser Arbeit wird ein potentiometrisches Sensorarray auf der Basis von Chalkogenidgläsern zur Detektion von Schwermetallen in wässrigen Medien vorgestellt.
Die Detektion von Schadstoffen repräsentiert in der Umweltanalytik eine wichtige Aufgabenstellung. Gerade die Abwasser- bzw. Brauchwasseranalytik sowie die Prozesskontrolle haben einen hohen Stellenwert. Siliziumbasierte Dünnschichtsensoren bieten eine kostengünstige Möglichkeit, „online“-Messungen bzw. Vor-Ort-Messungen zeitnah durchzuführen. In dieser Arbeit wird ein potentiometrisches Sensorarray auf der Basis von Chalkogenidgläsern zur Detektion von Schwermetallen in wässrigen Medien vorgestellt.
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.
In industrial processes there is a variety of heavy metals (e.g., copper, zinc, cadmium, and lead) in use for wires, coatings, paints, alloys, batteries, etc. Since the application of these transition metals for industry is inevitable, it is a vital task to develop proper analytical techniques for their monitoring at low activity levels, especially because most of these elements are acutely toxic for biological organisms. The determination of ions in solution by means of a simple and inexpensive sensor array is, therefore, a promising task. In this work, a sensor array with heavy metal-sensitive chalcogenide glass membranes for the simultaneous detection of the four ions Ag⁺, Cu2⁺, Cd2⁺, and Pb2⁺ in solution is realized. The results of the physical characterization by means of microscopy, profilometry, Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), and scanning electron microscopy (SEM) as well as the electrochemical characterization by means of potentiometric measurements are presented. Additionally, the possibility to expand the sensor array by polymeric sensor membranes is discussed.
Möglichkeiten und Probleme der reflektorlosen Distanzmessung gezeigt am Beispiel des Wild DIOR 3002
(1988)
Der Laserimpuls-Distanzmesser Distomat Wild DI3000 - Messprinzip und Genauigkeitsuntersuchung
(1987)
Vermessung
(2019)
The capacitive electrolyte–insulator–semiconductor (EIS) structure is a typical device based on a field-effect sensor platform. With a simple silicon-based structure, EIS have been useful for several sensing applications, especially with incorporation of nanostructured films to modulate the ionic transport and the flat-band potential. In this paper, we report on ion transport and changes in flat-band potential in EIS sensors made with layer-by-layer films containing poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimer and single-walled carbon nanotubes (SWNTs) adsorbed on p-Si/SiO 2 /Ta 2 O 5 chips with an Al ohmic contact. The impedance spectra were fitted using an equivalent circuit model, from which we could determine parameters such as the double-layer capacitance. This capacitance decreased with the number of bilayers owing to space charge accumulated at the electrolyte–insulator interface, up to three PAMAM/SWNTs bilayers, after which it stabilized. The charge-transfer resistance was also minimum for three bilayers, thus indicating that this is the ideal architecture for an optimized EIS performance. The understanding of the influence of nanostructures and the fine control of operation parameters pave the way for optimizing the design and performance of new EIS sensors.
Skidio basiert dabei auf dem Konzept, dass das Video für die Kosmetikindustrie das optimale Medium für Produktvorstellungen ist. Der Ausgangspunkt für das Einkaufserlebnis des Nutzers ist daher ein Video-Feed, bestehend aus Kurz- und Live-Videos, die einen direkten Kauf der gezeigten Produkte ermöglichen. So entsteht ein Ort, an dem Nutzer auf eine unterhaltsame Art und Weise Inspiration für die eigene Hautpflege finden können. Dabei ist das Video als Medium nicht nur unterhaltsamer, sondern zugleich auch deutlich informativer als klassische Produktlistings. Die Produktpräsentation wird interaktiver, erlebbarer und deutlich effektiver. Gemeinsam mit Technologien wie einer digitalen Hautanalyse, wird so das Potenzial des E-Commerce für die Beautyindustrie vollständig entfaltet.
Purpose
Globally, a detrimental shift in cardiovascular disease risk factors and a higher mortality level are reported in some black populations. The retinal microvasculature provides early insight into the pathogenesis of systemic vascular diseases, but it is unclear whether retinal vessel calibers and acute retinal vessel functional responses differ between young healthy black and white adults.
Methods
We included 112 black and 143 white healthy normotensive adults (20–30 years). Retinal vessel calibers (central retinal artery and vein equivalent (CRAE and CRVE)) were calculated from retinal images and vessel caliber responses to flicker light induced provocation (FLIP) were determined. Additionally, ambulatory blood pressure (BP), anthropometry and blood samples were collected.
Results
The groups displayed similar 24 h BP profiles and anthropometry (all p > .24). Black participants demonstrated a smaller CRAE (158 ± 11 vs. 164 ± 11 MU, p < .001) compared to the white group, whereas CRVE was similar (p = .57). In response to FLIP, artery maximal dilation was greater in the black vs. white group (5.6 ± 2.1 vs. 3.3 ± 1.8%; p < .001).
Conclusions
Already at a young age, healthy black adults showed narrower retinal arteries relative to the white population. Follow-up studies are underway to show if this will be related to increased risk for hypertension development. The reason for the larger vessel dilation responses to FLIP in the black population is unclear and warrants further investigation.
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.
Layer-by-Layer Assembly of Carbon Nanotubes Incorporated in Light-Addressable Potentiometric Sensors
(2009)
The ideal combination among biomolecules and nanomaterials is the key for reaching biosensing units with high sensitivity. The challenge, however, is to find out a stable and sensitive film architecture that can be incorporated on the sensor’s surface. In this paper, we report on the benefits of incorporating a layer-by-layer (LbL) nanofilm of polyamidoamine (PAMAM) dendrimer and carbon nanotubes (CNTs) on capacitive electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) field-effect sensors for detecting urea. Three sensor arrangements were studied in order to investigate the adequate film architecture, involving the LbL film with the enzyme urease: (i) urease immobilized directly onto a bare EIS [EIS-urease] sensor; (ii) urease atop the LbL film over the EIS [EIS-(PAMAM/CNT)-urease] sensor; and (iii) urease sandwiched between the LbL film and another CNT layer [EIS-(PAMAM/CNT)-urease-CNT]. The surface morphology of all three urea-based EIS biosensors was investigated by atomic force microscopy (AFM), while the biosensing abilities were studied by means of capacitance–voltage (C/V) and dynamic constant-capacitance (ConCap) measureaments at urea concentrations ranging from 0.1 mM to 100 mM. The EIS-urease and EIS-(PAMAM/CNT)-urease sensors showed similar sensitivity (∼18 mV/decade) and a nonregular signal behavior as the urea concentration increased. On the other hand, the EIS-(PAMAM/CNT)-urease-CNT sensor exhibited a superior output signal performance and higher sensitivity of about 33 mV/decade. The presence of the additional CNT layer was decisive to achieve a urea based EIS sensor with enhanced properties. Such sensitive architecture demonstrates that the incorporation of an adequate hybrid enzyme-nanofilm as sensing unit opens new prospects for biosensing applications using the field-effect sensor platform.
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
Magnetic nanoparticles (MNP) are investigated with great interest for biomedical applications in diagnostics (e.g. imaging: magnetic particle imaging (MPI)), therapeutics (e.g. hyperthermia: magnetic fluid hyperthermia (MFH)) and multi-purpose biosensing (e.g. magnetic immunoassays (MIA)). What all of these applications have in common is that they are based on the unique magnetic relaxation mechanisms of MNP in an alternating magnetic field (AMF). While MFH and MPI are currently the most prominent examples of biomedical applications, here we present results on the relatively new biosensing application of frequency mixing magnetic detection (FMMD) from a simulation perspective. In general, we ask how the key parameters of MNP (core size and magnetic anisotropy) affect the FMMD signal: by varying the core size, we investigate the effect of the magnetic volume per MNP; and by changing the effective magnetic anisotropy, we study the MNPs’ flexibility to leave its preferred magnetization direction. From this, we predict the most effective combination of MNP core size and magnetic anisotropy for maximum signal generation.
Strategies of miniaturised reference electrodes integrated in a silicon-based „one chip“ pH sensor
(2003)
Miniaturisierte Referenzelektroden in Siliziumtechnologie für elektrochemische Sensoranwendungen
(2004)
Miniaturised reference electrodes for field-effect sensors compatible to silicon chip technology
(2005)
In collaborative research projects, both researchers and practitioners work together solving business-critical challenges. These projects often deal with ETL processes, in which humans extract information from non-machine-readable documents by hand. AI-based machine learning models can help to solve this problem.
Since machine learning approaches are not deterministic, their quality of output may decrease over time. This fact leads to an overall quality loss of the application which embeds machine learning models. Hence, the software qualities in development and production may differ.
Machine learning models are black boxes. That makes practitioners skeptical and increases the inhibition threshold for early productive use of research prototypes. Continuous monitoring of software quality in production offers an early response capability on quality loss and encourages the use of machine learning approaches. Furthermore, experts have to ensure that they integrate possible new inputs into the model training as quickly as possible.
In this paper, we introduce an architecture pattern with a reference implementation that extends the concept of Metrics Driven Research Collaboration with an automated software quality monitoring in productive use and a possibility to auto-generate new test data coming from processed documents in production.
Through automated monitoring of the software quality and auto-generated test data, this approach ensures that the software quality meets and keeps requested thresholds in productive use, even during further continuous deployment and changing input data.
Modeller for Value Systems
(1997)
In Anbetracht des zu erwartenden Rückgangs der Verfügbarkeit fossiler Rohstoffe müssen nicht nur für den Energiesektor, sondern auch für die Herstellung industrieller Produkte alternative Rohstoffe gefunden werden. Ein Beispiel für einen nicht in Nahrungsmittelkonkurrenz stehenden nachwachsenden Rohstoff ist grüne Biomasse wie Gras und Klee. Diese lassen sich in Deutschland auf großen Flächen anbauen und enthalten eine Vielzahl potenzieller Substrate für Fermentationen.
Grass silage provides a great potential as renewable feedstock. Two fractions of the grass silage, a press juice and the fiber fraction, were evaluated for their possible use for bioethanol production. Direct production of ethanol from press juice is not possible due to high concentrations of organic acids. For the fiber fraction, alkaline peroxide or enzymatic pretreatment was used, which removes the phenolic acids in the cell wall. In this study, we demonstrate the possibility to integrate the enzymatic pretreatment with a simultaneous saccharification and fermentation to achieve ethanol production from grass silage in a one-process step. Achieved yields were about 53 g ethanol per kg silage with the alkaline peroxide pretreatment and 91 g/kg with the enzymatic pretreatment at concentrations of 8.5 and 14.6 g/L, respectively. Furthermore, it was shown that additional supplementation of the fermentation medium with vitamins, trace elements and nutrient salts is not necessary when the press juice is directly used in the fermentation step.
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.
Grasschnitt hat in Deutschland ein beträchtliches Potenzial als nachwachsender Rohstoff. Da frischer Grasschnitt nur in den Sommermonaten zur Verfügung steht und Gras bei der Lagerung verrottet, wird er unter anderem durch Silierung konserviert. Während der Silierung wird ein Teil der wasserlöslichen Kohlenhydrate unter anaeroben Bedingungen zu Milchsäure fermentiert. Die Kombination aus Luftabschluss und Ansäuerung bewirkt die Konservierung der Silage. Silage als weit verbreitetes landwirtschaftliches Erzeugnis ist somit ein potentieller, in großen Mengen verfügbarer Lieferant für eine Vielzahl von Substraten für mikrobielle Fermentationen. Diese können 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 Milchsäure nutzen. Die in der Silage enthaltenen Zucker sollen zu Ethanol, Itakonsäure und Bernsteinsäure und die Milchsäure zu 1,2-Propandiol umgesetzt werden. Anfallende Reststoffe wie Hydrolyserückstände, Presskuchen und Fermentationsrückstände sollen bei allen zu etablierenden Prozessen entweder als Viehfutter verwendet oder der Biogasproduktion zugeführt werden können, wodurch eine vollständige stoffliche und energetische Nutzung der Silage erreicht wird.
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.
Gräser sind in der Lage, einen großen Teil der für eine biobasierte Wirtschaft benötigten Biomasse zur Verfügung zustellen. Um eine ganzjährige Nutzung des Grases zu gewährleisten, muss eine stabile Lagerung des Grases erreicht werden, was z. B. durch Silieren möglich ist. Die konservierende Wirkung der Silierung beruht auf der Bildung organischer Säuren. Um diese zu gewinnen, wird die Silage gepresst, die organischen Säuren über Flüssig/Flüssig-Extraktion aus dem Presssaft abgetrenntund mittels chromatographischer Methoden weiter aufgereinigt. Im präsentierten Konzept werden die im Presskuchen enthaltenen Lignocellulosen hydrolysiert und die erhaltenen Monosaccharide zu Ethanol fermentiert. Die Phenolsäuren, die in Gräsern die Rolle des Lignins übernehmen, können simultan mit der Hydrolyse der Polysaccharide enzymatisch abgetrennt und als Nebenprodukt gewonnen werden. Die nach der Abtrennung des Ethanols verbleibenden Fermentationsreststoffe werden für die Herstellung von Biogas verwendet.
Aus hölzernen Cellulosen und Hemicellulosen können durch enzymatische Hydrolyse fermentierbare Zucker für 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 berücksichtigt werden. Eine solche Grundchemikalie ist Itakonsäure. Obwohl die biotechnologische Itaconsäureproduktion bereits eingehend untersucht und etabliert ist, gestaltet sie sich im Rahmen von Bioraffinerien der zweiten Generation als schwierig, da der überwiegend verwendete Produktionsorganismus gegen eine weite Bandbreite von Inhibitoren sensibel ist. Die Herstellung von Itaconsäure aus Buchenholzhydrolysaten wird im Rahmen der deutschen Lignocellulose-Bioraffinerie entwickelt. Die unbehandelten Hydrolysate ermöglichen weder das Wachstum von Aspergillus terreus noch die Bildung von Itaconsäure. Daher werden Möglichkeiten zur Konditionierung des Hydrolysates mit dem Ziel einer Itaconsäureproduktion mit hohen Ausbeuten und Konzentrationen vorgestellt.