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Keywords
A platform technology for the automated reaction control in magnetizable micro-fluidic droplets
(2014)
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Kontaktwinkels eines flüssigen oder mit Flüssigkeit gefüllten Körpers. Dieser besteht aus einem Träger (1) und einer damit verbundenen, in einem Winkelbereich von mehr als 0° bis maximal 90° neigbaren Ebene (8) mit einer darin ausgebildeten Abrollbahn (9) für den flüssigen oder mit Flüssigkeit gefüllten Körper. An der Ebene (8) sind mehrere Sensoren (11, 12) zur Erfassung der Rolldauer des Körpers entlang der Rollstrecke angeordnet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einstellung des Neigungswinkels der Ebene (8) über ein Winkelmessgerät (10) erfolgt, wodurch ein Abrollwinkel erfassbar ist, bei dem der Körper in Bewegung gerät. Aus der Rolldauer, der Rollstrecke und dem Abrollwinkel wird der Kontaktwinkel des Körpers ermittelt.
The development of a cost-effective hydrolysis for crude cellulose is an essential part of biorefinery developments. To establish such high solid hydrolysis, a new solid state reactor with static mixing is used. However, concentrations >10% (w/w) cause a rate and yield reduction of enzymatic hydrolysis. By optimizing the synergetic activity of cellulolytic enzymes at solid concentrations of 9%, 17% and 23% (w/w) of crude Organosolv cellulose, glucose concentrations of 57, 113 and 152 g L⁻¹ are reached. However, the glucose yield decreases from 0.81 to 0.72gg⁻¹ at 17% (w/w). Optimal conditions for hydrolysis scale-up under minimal enzyme addition are identified. As result, at 23% (w/w) crude cellulose the glucose yield increases from 0.29 to 0.49gg⁻¹. As proof of its applicability, biobutanol, succinic and itaconic acid are produced with the crude hydrolysate. The potential of the substrate is proven e.g. by a high butanol yield of 0.33gg⁻¹.
Biotechnologie und die mit ihr verbundenen technischen Prozesse prägen seit Jahrtausenden die Entwicklung der Menschheit. Ausgehend von empirischen Verfahren, insbesondere zur Herstellung von Lebensmitteln und täglichen Gebrauchsgütern, haben sich diese Disziplinen zu einem der innovativsten Zukunftsfelder entwickelt. Durch das immer detailliertere Verständnis zellulärer Vorgänge können mittlerweile Produktionsstämme gezielt optimiert werden. Im Zusammenspiel mit moderner Prozesstechnik können so eine Vielzahl von Bulk- und Feinchemikalien sowie Pharmazeutika effizient hergestellt werden. In diesem Artikel werden exemplarisch einige der aktuellen Trends vorgestellt.
Adsorptive Vorbehandlung von Rohglycerin für die 1,3-Propandiol Fermentation mit Clostridium diolis
(2014)
Bei der Gewinnung von Fettsäuren aus Pflanzenölen, z. B. zur Herstellung von Biopolymeren, oder bei der Biodiesel- und Seifenproduktion, fällt Glycerin als Nebenprodukt an. Bei der Biokonversion dieses Rohstoffes zu 1,3-Propandiol wird der Produktionsorganismus Clostridium diolis durch Verunreinigungen im Rohglycerin gehemmt. Als inhibierende Substanzen konnten freie Fettsäuren identifiziert werden. Mithilfe eines adsorptiven Aufarbeitungsverfahrens ist es gelungen, die Fettsäuren zu entfernen und die Konversionseffizienz zu 1,3-Propandiol zu erhöhen.
A major part of edible oil is subjected to bleaching procedures, primarily with minerals applied as adsorbers. Their recycling is currently done either by regaining the oil via organic solvent extraction or by using the spent bleaching earth (SBE) as additive for animal feed, etc. As a new method, the reutilization of the by-product SBE for the microbiologic formation of acetone, butanol, and ethanol (ABE) is presented as proof-of-concept. The SBE was taken from a palm oil cleaning process. The recycling concept is based on the application of lipolytic clostridia strains. Due to considerably long fermentation times, co-fermentation with Candida rugosa and enzymatic hydrolyses of the bound oil with a subsequent clostridia fermentation are shown as alternative routes. Anaerobic fermentations under comparison of different clostridia strains were performed with glycerol media, enzymatically hydrolyzed palm oil and SBE. Solutes, side product compositions and productivities were quantified via HPLC. A successful production of ABE solutes from SBE has been done with a yield of 0.15 g butanol per gram of bound glycerol. Thus, the biotechnological recycling of the waste stream is possible in principle. Inhibition of the substrate suspension has been observed. A chromatographic ion-exchange of substrates increased the biomass concentration.
High gradient magnetic separation (HGMS) has been established since the early 1970s. A more recent application of these systems is the use in bioprocesses. To integrate the HGMS in a fermentation process, it is necessary to optimize the separation matrix with regard to the magnetic separation characteristics and permeability of the non-magnetizable components of the fermentation broth. As part of the work presented here, a combined fluidic and magnetic force finite element model simulation was created using the software COMSOL Multiphysics and compared with separation experiments. Finally, as optimal lattice orientation of the separation matrix, a transversal rhombohedral arrangement was defined. The high suitability of the new filter matrix has been verified by separation experiments.
Organisation
(2014)
The impact of wake model effects is investigated for two highly
non-planar lifting systems. Dependent on the geometrical
arrangement of the configuration, the wake model shape is found
to considerably affect the estimation. Particularly at higher angles
of attack, an accurate estimation based on the common linear wake
model approaches is involved.
Purpose
To demonstrate that high quality T₂-weighted (T2w) turbo spin-echo (TSE) imaging of the complete prostate can be achieved routinely and within safety limits at 7 T, using an external transceive body array coil only.
Methods
Nine healthy volunteers and 12 prostate cancer patients were scanned on a 7 T whole-body system. Preparation consisted of B₀ and radiofrequency shimming and localized flip angle calibration. T₁ and T₂ relaxation times were measured and used to define the T2w-TSE protocol. T2w imaging was performed using a TSE sequence (pulse repetition time/echo time 3000–3640/71 ms) with prolonged excitation and refocusing pulses to reduce specific absorption rate.
Results
High quality T2w TSE imaging was performed in less than 2 min in all subjects. Tumors of patients with gold-standard tumor localization (MR-guided biopsy or prostatectomy) were well visualized on 7 T imaging (n = 3). The number of consecutive slices achievable within a 10-g averaged specific absorption rate limit of 10 W/kg was ≥28 in all subjects, sufficient for full prostate coverage with 3-mm slices in at least one direction.
Conclusion
High quality T2w TSE prostate imaging can be performed routinely and within specific absorption rate limits at 7 T with an external transceive body array.
Objectives
The aim of this study was to identify characteristics of phosphorus (³¹P) spectra of the human prostate and to investigate changes of individual phospholipid metabolites in prostate cancer through in vivo ³¹P magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) at 7 T.
Materials and Methods
In this institutional review board–approved study, 15 patients with biopsy-proven prostate cancer underwent T₂-weighted magnetic resonance imaging and 3-dimensional ³¹P MRSI at 7 T. Voxels were selected at the tumor location, in normal-appearing peripheral zone tissue, normal-appearing transition zone tissue, and in the base of the prostate close to the seminal vesicles. Phosphorus metabolite ratios were determined and compared between tissue types.
Results
Signals of phosphoethanolamine (PE) and phosphocholine (PC) were present and well resolved in most ³¹P spectra in the prostate. Glycerophosphocholine signals were observable in 43% of the voxels in malignant tissue, but in only 10% of the voxels in normal-appearing tissue away from the seminal vesicles. In many spectra, independent of tissue type, 2 peaks resonated in the chemical shift range of inorganic phosphate, possibly representing 2 separate pH compartments. The PC/PE ratio in the seminal vesicles was highly elevated compared with the prostate in 5 patients. A considerable overlap of ³¹P metabolite ratios was found between prostate cancer and normal-appearing prostate tissue, preventing direct discrimination of these tissues. The only 2 patients with high Gleason scores tumors (≥4+5) presented with high PC and glycerophosphocholine levels in their cancer lesions.
Conclusions
Phosphorus MRSI at 7 T shows distinct features of phospholipid metabolites in the prostate gland and its surrounding structures. In this exploratory study, no differences in ³¹P metabolite ratios were observed between prostate cancer and normal-appearing prostate tissue possibly because of the partial volume effects of small tumor foci in large MRSI voxels.
Vestibular effects of a 7 Tesla MRI examination compared to 1.5 T and 0 T in healthy volunteers
(2014)
Ultra-high-field MRI (7 Tesla (T) and above) elicits more temporary side-effects compared to 1.5 T and 3 T, e.g. dizziness or “postural instability” even after exiting the scanner. The current study aims to assess quantitatively vestibular performance before and after exposure to different MRI scenarios at 7 T, 1.5 T and 0 T. Sway path and body axis rotation (Unterberger's stepping test) were quantitatively recorded in a total of 46 volunteers before, 2 minutes after, and 15 minutes after different exposure scenarios: 7 T head MRI (n = 27), 7 T no RF (n = 22), 7 T only B₀ (n = 20), 7 T in & out B₀ (n = 20), 1.5 T no RF (n = 20), 0 T (n = 15). All exposure scenarios lasted 30 minutes except for brief one minute exposure in 7 T in & out B₀. Both measures were documented utilizing a 3D ultrasound system. During sway path evaluation, the experiment was repeated with eyes both open and closed. Sway paths for all long-lasting 7 T scenarios (normal, no RF, only B₀) with eyes closed were significantly prolonged 2 minutes after exiting the scanner, normalizing after 15 minutes. Brief exposure to 7 T B₀ or 30 minutes exposure to 1.5 T or 0 T did not show significant changes. End positions after Unterberger's stepping test were significantly changed counter-clockwise after all 7 T scenarios, including the brief in & out B₀ exposure. Shorter exposure resulted in a smaller alteration angle. In contrast to sway path, reversal of changes in body axis rotation was incomplete after 15 minutes. 1.5 T caused no rotational changes. The results show that exposure to the 7 Tesla static magnetic field causes only a temporary dysfunction or “over-compensation” of the vestibular system not measurable at 1.5 or 0 Tesla. Radiofrequency fields, gradient switching, and orthostatic dysregulation do not seem to play a role.
Objectives
To assess the image quality of T2-weighted (T2w) magnetic resonance imaging of the prostate and the visibility of prostate cancer at 7 Tesla (T).
Materials & methods
Seventeen prostate cancer patients underwent T2w imaging at 7T with only an external transmit/receive array coil. Three radiologists independently scored images for image quality, visibility of anatomical structures, and presence of artefacts. Krippendorff’s alpha and weighted kappa statistics were used to assess inter-observer agreement. Visibility of prostate cancer lesions was assessed by directly linking the T2w images to the confirmed location of prostate cancer on histopathology.
Results
T2w imaging at 7T was achievable with ‘satisfactory’ (3/5) to ‘good’ (4/5) quality. Visibility of anatomical structures was predominantly scored as ‘satisfactory’ (3/5) and ‘good’ (4/5). If artefacts were present, they were mostly motion artefacts and, to a lesser extent, aliasing artefacts and noise. Krippendorff’s analysis revealed an α = 0.44 between three readers for the overall image quality scores. Clinically significant cancer lesions in both peripheral zone and transition zone were visible at 7T.
Conclusion
T2w imaging with satisfactory to good quality can be routinely acquired, and cancer lesions were visible in patients with prostate cancer at 7T using only an external transmit/receive body array coil.
Thema
06 On the Road and Inside Indonesia | FH-Studentin Petra Hess schreibt ein Buch über Sulawesi
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20 „Dein Passwort hält 28 Trilliarden Jahre lang durch!“ | Studierende schärfen Bewusstsein für Passwortsicherheit
22 Gute Ideen für echte Herausforderungen | Zukunftswerkstatt bei der Summer School Renewable Energy
24 Auf der Überholspur | Aixtreme-Racing-Team blickt auf eine gute Saison
26 Das „Momentum“ halten | Interview mit Teamchef Maximilian Philippi
28 Statt Fernseher und Fitnessstudio | Help e.V. hilft jungen Menschen, sich sozial zu engagieren
30 Nimm mein Auto! | FH-Student arbeitet im Start-up-Unternehmen „Tamyca“
32 Nominiert: PR-Bild-Award
34 Den Nerv der Zeit getroffen | Studenten gewinnen dritten Platz bei weltweitem Wettbewerb International
36 Kleiner Sprung, großer Sprung | Solange Wetzels hat sich für ein Studium an der FH entschieden
FORSCHUNG UND TRANSFER
38 Schlag auf Schlag | Pulsierende Herzzellen ebnen im Institut für Bioengineering den Weg zur personalisierten Medizin 42 Komplexe Prozesse einfach dargestellt | Gestalterteam entwirft iPad-App für „ProSense“
44 Zwei Welten vereint | Bei der Entwicklung von Sensoren verknüpft das Institut für Nano- und Biotechnologien Biologie und Mikroelektronik Personen
48 Wir machen euch zum Kaiser! | Fotoaktion bei den Newcomer Days
50 An der Schnittstelle | Dr. Nils Bausch arbeitet als Lecturer an der University of Portsmouth
55 Zwei neue Publikationen zum Aachener Dom
SERVICE
56 Meldungen
59 Kopfnuss
60 Ortswechsel | „La Batte“ in Lüttich
62 Impressum
Thema
06 Im Steinreich | Wie Dombaumeister und FH-Absolvent Helmut Maintz mit modernen Mitteln das Erbe von 1200 Jahren bewahrt
12 Ein Meer aus Purpur und Gold | Karlsfiguren als Botschafter Aachens
14 Karl ist in uns allen! | Fotoshooting auf dem Münsterplatz war ein Riesenerfolg Studium
16 Made in Goethestraße | Studierende arbeiten an der Weiterentwicklung von 3-D-Druckern
18 Wenn Träume fliegen lernen | Fachbereich Luft- und Raumfahrttechnik bietet Summerschool Segelfliegen an
20 Kampf um die goldene Dose | Robotikwettbewerb für Scientific-Programming-Studierende
21 Rückenschmerz war gestern | FH-Team entwickelt eine Auflage für Bürostühle
22 Auf gute Nachbarschaft | FH kooperiert mit niederländischem Studierendenverein
24 Vier Unternehmen, drei Tage und 1000 Eindrücke | Studierende des Fachbereichs Wirtschaftswissenschaften auf Benchmark-Reise
25 Ein Grill ist keine Lampe | Gestalter gewinnen Publikumspreis beim Young Creations Award: Upcycling 2014
26 Eine Aufgabe für die gesamte Hochschule | Halbzeitbilanz für das Projekt zur Qualitätsverbesserung in Studium und Lehre
27 Kreative Zufälle | Siebdruckkurs im Ludwig Forum
28 Meldungen/Studium International 30 Goldrausch | Zehn Studierende des Fachbereichs Bauingenieurwesen fahren auf Exkursion nach Kalifornien
32 Torbens Triple | Student des Fachbereichs Wirtschaftswissenschaften auf der Erfolgsspur
34 Auf einmal mittendrin | Studierende des Fachbereichs Gestaltung erleben Istanbul
36 Wenn Tiger am Tatort schwitzen | Zwei FH-Studentinnen forschen für ein paar Monate in der weiten Welt FORSCHUNG UND TRANSFER
38 Der IceMole wird erwachsen | Einschmelzsonde besteht Härtetest in der Antarktis
40 Zündkerze | Mit Mikrowellenenergie Sprit sparen
42 Eine Aufgabe für eine ganze Generation | Energiewende ist und bleibt zentrales Thema des Solar-Instituts Jülich
44 „Early Birds“ – Premiere in Belgien | Vertreter aus Wirtschaft und Wissenschaft zu Gast bei der Sterisys PGmbH
46 Eine elektronische Nase | FH-Forscher entwickelt neues Verfahren zur Überwachung von Abfüllprozessen
48 Ein Höhenflug | Motorsegler der FH Aachen überfliegt den Himalaya bis hinauf zum Gipfel des Mount Everest Personen
52 Unser Mann auf dem Himalaya | Fabian Nawrath hat schon in vielen Ländern eine Dose Cola getrunken
58 Ein Mythos lebt | FH-Alumnus Uwe Niermann und Künstler Peter Klasen bringen Rennlegende wieder auf die Strecke 62 Noch mehr Fahrspaß am Dreiländereck | FH-Student René Hamacher engagiert sich fürs Mountainbiken
63 Boonzaaijer begeistert | FH Aachen verleiht Lehrpreis an Designprofessor
64 Mein Partner mit der kalten Schnauze | Tierische Verstärkung in der Telefonzentrale der FH Aachen
68 Alles andere als langweilig | Leif Battermann ist einer von 78 Studierenden, die eine Ehrenplakette erhalten
70 Rückenwind fürs Studium | 70 Studierende erhalten ein FH-Stipendium
72 Von Kaiser Wilhelm bis Buffalo Bill | Thomas Lochner erzählt die Geschichte der Aachener Tuchindustrie
73 Personalia / Professoren
76 Neue Gleichstellungsbeauftragte | Judith Kürten löst Andrea Stühn ab
76 im Amt bestätigt | Prof. Klocke steht auch in der neuen Amtsperiode an der Spitze des Hochschulrats der FH Kiel SERVICE
78 Den Boden bereiten | Der neue Campus der FH Aachen an der Eupener Straße nimmt Gestalt an
80 Herzlich willkommen! | Fotoaktion bei den Newcomer Days
82 Neuer Hörsaal auf dem Campus Jülich | Nach nur sieben Monaten Bauzeit fertiggestellt
83 Alle Ampeln auf Grün | Schülerinnen bauen Auto mit Wasserstoffantrieb
84 Gemeinsam für den Wissenschaftsstandort | Region und Hochschulen unterzeichnen Kooperationsvertrag
86 Messen und Veranstaltungen
93 Meldungen/Service
94 Ortswechsel | Macht Kunst Schätze – die Ausstellungen zum Karlsjahr
96 Impressum
Today, the assembly of laser systems requires a large share of manual operations due to its complexity regarding the optimal alignment of optics. Although the feasibility of automated alignment of laser optics has been shown in research labs, the development effort for the automation of assembly does not meet economic requirements – especially for low-volume laser production. This paper presents a model-based and sensor-integrated assembly execution approach for flexible assembly cells consisting of a macro-positioner covering a large workspace and a compact micromanipulator with camera attached to the positioner. In order to make full use of available models from computer-aided design (CAD) and optical simulation, sensor systems at different levels of accuracy are used for matching perceived information with model data. This approach is named "chain of refined perception", and it allows for automated planning of complex assembly tasks along all major phases of assembly such as collision-free path planning, part feeding, and active and passive alignment. The focus of the paper is put on the in-process image-based metrology and information extraction used for identifying and calibrating local coordinate systems as well as the exploitation of that information for a part feeding process for micro-optics. Results will be presented regarding the processes of automated calibration of the robot camera as well as the local coordinate systems of part feeding area and robot base.