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Biologically sensitive field-effect devices (BioFEDs) advantageously combine the electronic field-effect functionality with the (bio)chemical receptor’s recognition ability for (bio)chemical sensing. In this review, basic and widely applied device concepts of silicon-based BioFEDs (ion-sensitive field-effect transistor, silicon nanowire transistor, electrolyte-insulator-semiconductor capacitor, light-addressable potentiometric sensor) are presented and recent progress (from 2019 to early 2021) is discussed. One of the main advantages of BioFEDs is the label-free sensing principle enabling to detect a large variety of biomolecules and bioparticles by their intrinsic charge. The review encompasses applications of BioFEDs for the label-free electrical detection of clinically relevant protein biomarkers, deoxyribonucleic acid molecules and viruses, enzyme-substrate reactions as well as recording of the cell acidification rate (as an indicator of cellular metabolism) and the extracellular potential.
Anyone who has always wanted to understand the hieroglyphs on Sheldon's blackboard in the TV series The Big Bang Theory or who wanted to know exactly what the fate of Schrödinger's cat is all about will find a short, descriptive introduction to the world of quantum mechanics in this essential. The text particularly focuses on the mathematical description in the Hilbert space. The content goes beyond popular scientific presentations, but is nevertheless suitable for readers without special prior knowledge thanks to the clear examples.
This chapter describes three general strategies to master uncertainty in technical systems: robustness, flexibility and resilience. It builds on the previous chapters about methods to analyse and identify uncertainty and may rely on the availability of technologies for particular systems, such as active components. Robustness aims for the design of technical systems that are insensitive to anticipated uncertainties. Flexibility increases the ability of a system to work under different situations. Resilience extends this characteristic by requiring a given minimal functional performance, even after disturbances or failure of system components, and it may incorporate recovery. The three strategies are described and discussed in turn. Moreover, they are demonstrated on specific technical systems.
Für die Herstellung von metallischen Bauteilen wird in der heutigen Zeit eine Vielzahl
von Verfahren auf dem Markt angeboten. Dabei stehen die additiven im Wettbewerb
zu den konventionellen Verfahren. Die erreichbaren Oberflächenqualitäten der additiven sind nicht mit denen spanender Verfahren vergleichbar. Für diesen Beitrag wurde analysiert, ob sich ein mittels Selektivem Laserschmelzen (SLM) additiv hergestellter Edelstahl hinsichtlich seiner Oberflächenqualität nach der Zerspanung von einem umgeformten konventionell hergestellten Edelstahl gleicher Sorte unterscheidet.
Holzbau
(2021)
In positron emission tomography improving time, energy and spatial detector resolutions and using Compton kinematics introduces the possibility to reconstruct a radioactivity distribution image from scatter coincidences, thereby enhancing image quality. The number of single scattered coincidences alone is in the same order of magnitude as true coincidences. In this work, a compact Compton camera module based on monolithic scintillation material is investigated as a detector ring module. The detector interactions are simulated with Monte Carlo package GATE. The scattering angle inside the tissue is derived from the energy of the scattered photon, which results in a set of possible scattering trajectories or broken line of response. The Compton kinematics collimation reduces the number of solutions. Additionally, the time of flight information helps localize the position of the annihilation. One of the questions of this investigation is related to how the energy, spatial and temporal resolutions help confine the possible annihilation volume. A comparison of currently technically feasible detector resolutions (under laboratory conditions) demonstrates the influence on this annihilation volume and shows that energy and coincidence time resolution have a significant impact. An enhancement of the latter from 400 ps to 100 ps leads to a smaller annihilation volume of around 50%, while a change of the energy resolution in the absorber layer from 12% to 4.5% results in a reduction of 60%. The inclusion of single tissue-scattered data has the potential to increase the sensitivity of a scanner by a factor of 2 to 3 times. The concept can be further optimized and extended for multiple scatter coincidences and subsequently validated by a reconstruction algorithm.
Der arbeitsrechtlich richtige Umgang mit Zeiten einer Dienstreise kann in der betrieblichen Praxis Probleme bereiten. Ob die Reisezeiten als solche Arbeitszeit i. S. des Arbeitszeitgesetzes (ArbZG ) darstellen, also bspw. auf die tägliche Höchstarbeitszeit angerechnet werden müssen oder nicht, ist oftmals genauso unklar wie die Frage, ob und inwieweit Reisezeiten vergütungspflichtig sind. Aber auch, ob ein Arbeitnehmer überhaupt zur Durchführung einer Dienstreise verpflichtet werden kann, ist ein möglicher Anlass von Streitigkeiten zwischen den Arbeitsvertragsparteien, wie verschiedene Gerichtsentscheidungen zeigen. Der nachfolgende Beitrag beantwortet die aufgeworfenen Fragen und gibt hierzu einen praxisorientierten Überblick.
Im Anschluss an die arbeitsrechtlichen Jahresübersichten der vergangenen Jahre (NWB 5/2019 S. 266; NWB 8/2020 S. 557) gibt der nachfolgende Beitrag einen Überblick über relevante Entwicklungen im Arbeitsrecht des Jahres 2020. Der erste Teil beschäftigt sich hierbei mit gesetzlichen Änderungen. Neben Regelungen, die auf die COVID-19-Pandemie zurückgeführt werden können, hat der Gesetzgeber auch andere Vorhaben umgesetzt. So wurde u. a. das Arbeitnehmerentsenderecht reformiert. Für Diskussionen sorgt(e) zudem das Gesetzesvorhaben zur Regelung mobiler Arbeit. Im zweiten Teil werden für die Praxis wichtige höchstrichterliche Gerichtsentscheidungen zum Arbeitsrecht erläutert, alphabetisch sortiert von A (wie Antidiskriminierungsrecht) bis U (wie Urlaub).
Die Arbeitswelt ist im Umbruch. Der Bedarf an flexiblen Arbeitszeitmodellen nimmt stetig zu, wobei die Corona-Pandemie dieses Bedürfnis nochmals verschärft hat. Gerade auch in kleineren und mittleren Unternehmen wächst die Notwendigkeit, den Einsatz der Beschäftigten möglichst bedarfsgerecht zu steuern, also bei guter Auftragslage mehr Arbeitszeit abzurufen und bei ausbleibenden Aufträgen die Arbeitszeit zu reduzieren und somit bezahlte „Leerlaufzeiten“ zu vermeiden. Der Gesetzgeber stellt den Arbeitgebern hierfür das Instrument der sog. Abrufarbeit ( § 12 Teilzeit- und Befristungsgesetz – TzBfG ) zur Verfügung. In dem nachfolgenden Beitrag werden Möglichkeiten und Grenzen der Abrufarbeit skizziert und konkrete arbeitsvertragliche Gestaltungsmöglichkeiten aufgezeigt.
In this paper we investigate the use of deep neural networks for 3D object detection in uncommon, unstructured environments such as in an open-pit mine. While neural nets are frequently used for object detection in regular autonomous driving applications, more unusual driving scenarios aside street traffic pose additional challenges. For one, the collection of appropriate data sets to train the networks is an issue. For another, testing the performance of trained networks often requires tailored integration with the particular domain as well. While there exist different solutions for these problems in regular autonomous driving, there are only very few approaches that work for special domains just as well. We address both the challenges above in this work. First, we discuss two possible ways of acquiring data for training and evaluation. That is, we evaluate a semi-automated annotation of recorded LIDAR data and we examine synthetic data generation. Using these datasets we train and test different deep neural network for the task of object detection. Second, we propose a possible integration of a ROS2 detector module for an autonomous driving platform. Finally, we present the performance of three state-of-the-art deep neural networks in the domain of 3D object detection on a synthetic dataset and a smaller one containing a characteristic object from an open-pit mine.
Living product: ein Ansatz, lebendige Organismen mit einem Produkt zu vereinen und nutzbar zu machen
(2021)
Diese Arbeit setzt sich mit der Frage auseinander, in welcher Form sich lebendige Organismen – hier insbesondere Pilze - in die Produktwelt integrieren lassen. In welcher Art und Weise beeinflusst ein Organismus das Produkterlebnis?
Im Rahmen dieser Arbeit sind vier verschiedene Produkte entstanden, die die Stärken des Materials Myzelium demonstrieren. Myzelium bezeichnet das sehr dichte Wurzelnetzwerk eines Pilzes. Dieses lebendige Netzwerk kann dazu genutzt werden, um organische Stoffe miteinander zu verwachsen und somit Formen entstehen zu lassen. Die so entstandenen Produkte sind in eine Konzeptumgebung eingebettet, in der der Verbrauchende die Natur durch naturnähere Produkte (Form, Material und gewachsene Strukturen) neu erlebt.
Gezeigt wird ein Packaging für Einmachgläser, ein Kressebeet, ein Wandregal und ein Teelicht.
Development of open educational resources for renewable energy and the energy transition process
(2021)
The dissemination of knowledge about renewable energies is understood as a social task with the highest topicality. The transfer of teaching content on renewable energies into digital open educational resources offers the opportunity to significantly accelerate the implementation of the energy transition. Thus, in the here presented project six German universities create open educational resources for the energy transition. These materials are available to the public on the internet under a free license. So far there has been no publicly accessible, editable media that cover entire learning units about renewable energies extensively and in high technical quality. Thus, in this project, the content that remains up-to-date for a longer period is appropriately prepared in terms of media didactics. The materials enable lecturers to provide students with in-depth training about technologies for the energy transition. In a particular way, the created material is also suitable for making the general public knowledgeable about the energy transition with scientifically based material.
Aneurysmal subarachnoid hemorrhage (aSAH) is associated with early and delayed brain injury due to several underlying and interrelated processes, which include inflammation, oxidative stress, endothelial, and neuronal apoptosis. Treatment with melatonin, a cytoprotective neurohormone with anti-inflammatory, anti-oxidant and anti-apoptotic effects, has been shown to attenuate early brain injury (EBI) and to prevent delayed cerebral vasospasm in experimental aSAH models. Less is known about the role of endogenous melatonin for aSAH outcome and how its production is altered by the pathophysiological cascades initiated during EBI. In the present observational study, we analyzed changes in melatonin levels during the first three weeks after aSAH.
Wir alle haben schon einmal von ihnen gehört. Die einen kennen sie aus dem Geschichtsunterricht, die anderen haben sie vielleicht auch schon mal bewusst oder unbewusst auf der Straße gesehen. Einige sind es sogar selbst. Die Rede ist von jüdischen Menschen in Deutschland.
In unserer Bundesrepublik wird die jüdische Bevölkerung unausweichlich mit dem Gedanken des Holocausts verbunden. Jüdinnen und Juden wird somit eine Identität zugesprochen, mit der sie nichts zu tun haben. Es findet eine Stigmatisierung statt. Dabei sind jüdische Menschen heutzutage so divers wie noch nie. Das Printmedium »Ich sehe was, was Du nicht siehst« beleuchtet diese selten wahrgenommene Diversität und zeigt durch spannende Interviews eine jüdische Welt, die außerhalb der NS-Verbrechen liegt. Darüber hinaus findet man Informationen zu verschiedenen jüdischen Bräuchen, historischen Ereignissen und interessanten Infografiken.
Durch die Urbanisierung, wird es in Städten immer enger und der Verkehr nimmt zu. Das hat hohe Emissionen und Platzmangel zur Folge. In der Masterarbeit wurde die Abhängigkeit zum Auto in der Stadt hinterfragt und ein Konzept erarbeitet, welches die Autonutzung und den Autobesitz ablöst. Dabei entstand ein neuer Fahrradanhänger, der eine multifunktionale Nutzung zulässt und einen elektrischen Antrieb besitzt. Dadurch bietet er einen komfortablen Support im Alltag. Zudem wurde ein Geschäftskonzept entwickelt, welches ermöglicht, den Anhänger mit einem digitalen Ausleihsystem unter Nachbarn oder Freunden zu teilen. Ein wichtiges Kriterium für das Produkt und den Service war, dass die Mobilität der Zukunft nicht nur nachhaltig sein soll, sondern auch Laune machen muss.
Component failures within water supply systems can lead to significant performance losses. One way to address these losses is the explicit anticipation of failures within the design process. We consider a water supply system for high-rise buildings, where pump failures are the most likely failure scenarios. We explicitly consider these failures within an early design stage which leads to a more resilient system, i.e., a system which is able to operate under a predefined number of arbitrary pump failures. We use a mathematical optimization approach to compute such a resilient design. This is based on a multi-stage model for topology optimization, which can be described by a system of nonlinear inequalities and integrality constraints. Such a model has to be both computationally tractable and to represent the real-world system accurately. We therefore validate the algorithmic solutions using experiments on a scaled test rig for high-rise buildings. The test rig allows for an arbitrary connection of pumps to reproduce scaled versions of booster station designs for high-rise buildings. We experimentally verify the applicability of the presented optimization model and that the proposed resilience properties are also fulfilled in real systems.
Müll ist immer und überall vorhanden – auch wenn wir ihn nicht sehen. Gerade unsichtbarer Müll birgt für den Menschen und seine Umwelt erhebliche Gefahren, die durch seine Unsichtbarkeit irrelevant erscheinen. Die Publikation mit dem Titel mikromakro deckt durch verschiedene Artikel, Interviews und Texte die Gefahren auf, die durch den unsichtbaren Müll entstehen.
Ziel war es, eine Bookazine-Reihe zu konzipieren, die in sechs Ausgaben das Thema des unsichtbaren Mülls beleuchtet. Die erste Ausgabe zum Thema Kunststoff wurde exemplarisch gestaltet.
Zusätzlich zum redaktionellen Teil untermauern Infografiken die Texte faktisch und Fotoserien emotional.
Da unsichtbarer Müll auf zwei Ebenen zu finden ist – der Makro- (groß) und Mikroebene (klein) – wurde die Publikation inhaltlich zweigeteilt, sodass sich das Layout und die Fotoserien vom Mikro- und Makroteil unterscheiden.
Der Archäologische Park Xanten (APX) gilt als Deutschlands einziger archäologischer Freiluftpark. Er zeichnet sich im Verbund mit dem Römermuseum durch seine Lage auf dem historischen Grund einer römischen Metropole und seine kontinuierliche Forschungsaktivität aus und bietet so ein einzigartiges Umfeld von kultureller Relevanz. Ziel dieses Projektes war es, ein neues Erscheinungsbild zu entwickeln, welches klar die Thematik des Parks in den Medien erkennbar macht. Das Corporate Design dient dazu, die Inhalte des Verbundes in einem einheitlichen System medienübergreifend zu präsentieren. Das Design unterstützt den APX in seiner Funktion als Begegnungs- und Bildungsstätte. Aufgrund dessen ist es im Hinblick auf das Ziel relevant, das Interesse an Kulturgeschichte und Forschung zu wecken.