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In Deutschland verfügen mehr als 95 % aller Haushalte über einen Internetzugang und das Interesse an Smart Home Anwendungen steigt. Je vernetzter das Zuhause wird, desto mehr Devices müssen dort ihren Platz finden. WLAN Router wirken durch ihre technische Designsprache meist wie Fremdkörper im Raum, sodass oft versucht wird, sie zu verstecken. Das soll sich mit „Cobo“, dem smarten WLAN Router, ändern. Neben der Bereitstellung einer Internetanbindung wird er zum Hub für alle Smart Home Anwendungen. Als Herzstück des Zuhauses sorgt er für die Vernetzung aller Devices und schafft zudem eine Verbindung zwischen Technologie und Interior. Mit seinem minimalistischen Design und der gezielten Auswahl an Materialien und Farben fügt sich der intelligente Router in die eigenen vier Wände ein. „Cobo“ ist kein WLAN Router, der im Schuhregal versteckt werden muss, denn er wird zum Teil der Einrichtung.
„Keine Schmerzen in der Regel“ : Aufklärungskampagne zur Früherkennung der Krankheit Endometriose
(2023)
Jede zehnte Frau hat Endometriose. Hierbei entstehen Zysten und Entzündungen, welche sich beispielsweise an den Eierstöcken ansiedeln können. Wie kann es also sein, dass so viele noch nie was von dieser Erkrankung gehört haben? Mit der online Aufklärungskampagne „ Keine Schmerzen in der Regel“ soll sich das ändern. In vielen Fällen werden Beschwerden der Endometriose fälschlicherweise als normale Menstruationsbeschwerden abgetan. Die Differenzierung zwischen normal und nicht normal misslingt. Die Aufmerksamkeit von Mädchen und Frauen, die sich in den nicht normalen Aspekten wiederfinden, soll erregt werden. Dafür werden vier Symptome visualisiert und gegenübergestellt. Zusätzlich bietet ein Schnellcheck weitere Informationen. Diese Kampagne soll dem Problem der Unbekanntheit von Endometriose entgegenwirken und ein gesellschaftliches Bewusstsein für sie schaffen.
Die Bachelorarbeit beschäftigte sich mit der Integration von künstlicher Intelligenz (KI) in softwarebasierte Lösungen und hatte das Ziel, ein prototypisches Lösungsmodell zu entwickeln. Dabei wurde das User-Experience-Designverfahren angewendet, um eine neue innovative Arbeitsweise zu schaffen, die KI-gestützte Produktentwicklungsprozesse umfasst.
Density reduction effects on the production of [11C]CO2 in Nb-body targets on a medical cyclotron
(2023)
Medical isotope production of 11C is commonly performed in gaseous targets. The power deposition of the proton beam during the irradiation decreases the target density due to thermodynamic mixing and can cause an increase of penetration depth and divergence of the proton beam. In order to investigate the difference how the target-body length influences the operation conditions and the production yield, a 12 cm and a 22 cm Nb-target body containing N2/O2 gas were irradiated using a 13 MeV proton cyclotron. It was found that the density reduction has a large influence on the pressure rise during irradiation and the achievable radioactive yield. The saturation activity of [11C]CO2 for the long target (0.083 Ci/μA) is about 10% higher than in the short target geometry (0.075 Ci/μA).
Meitner-Auger-electron emitters have a promising potential for targeted radionuclide therapy of cancer because of their short range and the high linear energy transfer of Meitner-Auger-electrons (MAE). One promising MAE candidate is 197m/gHg with its half-life of 23.8 h and 64.1 h, respectively, and high MAE yield. Gold nanoparticles (AuNPs) that are labelled with 197m/gHg could be a helpful tool for radiation treatment of glioblastoma multiforme when infused into the surgical cavity after resection to prevent recurrence. To produce such AuNPs, 197m/gHg was embedded into pristine AuNPs. Two different syntheses were tested starting from irradiated gold containing trace amounts of 197m/gHg. When sodium citrate was used as reducing agent, no 197m/gHg labelled AuNPs were formed, but with tannic acid, 197m/gHg labeled AuNPs were produced. The method was optimized by neutralizing the pH (pH = 7) of the Au/197m/gHg solution, which led to labelled AuNPs with a size of 12.3 ± 2.0 nm as measured by transmission electron microscopy. The labelled AuNPs had a concentration of 50 μg (gold)/mL with an activity of 151 ± 93 kBq/mL (197gHg, time corrected to the end of bombardment).
We present the production of 58mCo on a small, 13 MeV medical cyclotron utilizing a siphon style liquid target system. Different concentrated iron(III)-nitrate solutions of natural isotopic distribution were irradiated at varying initial pressures and subsequently separated by solid phase extraction chromatography. The radio cobalt (58m/gCo and 56Co) was successfully produced with saturation activities of (0.35 ± 0.03) MBq μA−1 for 58mCo with a separation recovery of (75 ± 2) % of cobalt after one separation step utilizing LN-resin.
The present work aimed to study the mainstream feasibility of the deammonifying sludge of side stream of municipal wastewater treatment plant (MWWTP) in Kaster, Germany. For this purpose, the deammonifying sludge available at the side stream was investigated for nitrogen (N) removal with respect to the operational factors temperature (15–30°C), pH value (6.0–8.0) and chemical oxygen demand (COD)/N ratio (≤1.5–6.0). The highest and lowest N-removal rates of 0.13 and 0.045 kg/(m³ d) are achieved at 30 and 15°C, respectively. Different conditions of pH and COD/N ratios in the SBRs of Partial nitritation/anammox (PN/A) significantly influenced both the metabolic processes and associated N-removal rates. The scientific insights gained from the current work signifies the possibility of mainstream PN/A at WWTPs. The current study forms a solid basis of operational window for the upcoming semi-technical trails to be conducted prior to the full-scale mainstream PN/A at WWTP Kaster and WWTPs globally.
Companies often build their businesses based on product information and therefore try to automate the process of information extraction (IE). Since the information source is usually heterogeneous and non-standardized, classic extract, transform, load techniques reach their limits. Hence, companies must implement the newest findings from research to tackle the challenges of process automation. They require a flexible and robust system that is extendable and ensures the optimal processing of the different document types. This paper provides a distributed microservice architecture pattern that enables the automated generation of IE pipelines. Since their optimal design is individual for each input document, the system ensures the ad-hoc generation of pipelines depending on specific document characteristics at runtime. Furthermore, it introduces the automated quality determination of each available pipeline and controls the integration of new microservices based on their impact on the business value. The introduced system enables fast prototyping of the newest approaches from research and supports companies in automating their IE processes. Based on the automated quality determination, it ensures that the generated pipelines always meet defined business requirements when they come into productive use.
In comparison to single-analyte devices, multiplexed systems for a multianalyte detection offer a reduced assay time and sample volume, low cost, and high throughput. Herein, a multiplexing platform for an automated quasi-simultaneous characterization of multiple (up to 16) capacitive field-effect sensors by the capacitive–voltage (C–V) and the constant-capacitance (ConCap) mode is presented. The sensors are mounted in a newly designed multicell arrangement with one common reference electrode and are electrically connected to the impedance analyzer via the base station. A Python script for the automated characterization of the sensors executes the user-defined measurement protocol. The developed multiplexing system is tested for pH measurements and the label-free detection of ligand-stabilized, charged gold nanoparticles.
Zeit spielt in unser aller Leben eine allgegenwärtige Rolle. Sie ist immer da, war schon immer da und nimmt ihren Lauf, ganz egal was wir tun. Aber was macht die Zeit und was hat sie für einen Einfluss auf uns? Ist sie unsere ständige Begleiterin oder unsere »Gegnerin«? Wie unterschiedlich wir auf Zeit blicken können, was sie bewirkt und wie unser Umgang mit ihr das Leben beeinflusst, zeigt die Reihe an monothematischen Magazinen »about time«. Das Thema wird aus unterschiedlichsten Blickwinkeln beleuchtet und soll so eine gewisse Sensibilität für den Umgang mit der eigenen Zeit schaffen — denn sie ist am Ende das Wertvollste, das bleibt.
Schlüter Projekt X
(2023)
Schlüter Projekt X ist die fiktive Reanimation des Traktorenherstellers Schlüter. Dabei geht es darum, auf Basis der originalen Traktoren eine moderne Maschine zu entwerfen, welche die bewährte und beliebte Formsprache mit moderner Technologie und aktuellen Funktionen verbindet, um den Anforderungen der modernen Landwirtschaft gerecht zu werden. Dazu wurde Projekt X stark modular aufgebaut. Die Fahrzeugkabine lässt sich um 180° drehen und gegebenenfalls durch ein vollkommen autonomes Modul austauschen. Die Reifen lassen sich bei Bedarf durch Ketten ersetzen. Projekt X wird elektronisch angetrieben, zur Vermeidung langer Ladezeiten lässt sich der gesamte Akkublock in der Motorhaube austauschen.
Die Kultur der Tana Toraja haben einen ganz besonderen Umgang mit dem Tod. Verstorbene werden bis zu der eigentlichen Bestattung als „krank“ angesehen und solange im Alltag mit eingebunden, ganz so als ob es sich um eine noch lebende Person handelt. Der Totenritus kann mehrere Tage andauern und Familie und Freund reisen aus dem ganzen Land herbei, um dem Fest beizuwohnen. Hier geht niemand einsam und das Sterben ist sogar ein wichtiger Bestandteil des Lebens. Studien aus Deutschland hingegen zeigen, dass zunehmend einsamer gestorben wird. Außerdem ist der Tod weiterhin ein Tabuthema. Genau dort setzt die Ausstellung und die entstandene Publikation über die Toraja-Kultur an. Einblicke in den Umgang mit dem Tod anderer Länder regen zu Reflexion und Diskurs an. Gestalterisch gibt es immer wieder Kontaktpunkte, die das Zusammenspiel der Lebenden und dem Jenseits widerspiegeln.
Fan sein bedeutet für viele Menschen unterschiedliche Dinge. Viele würden sich selber vielleicht nicht mal als Solche bezeichnen. Nichtsdestotrotz gibt es etwas, das diese Gruppe von Menschen verbindet: Die gemeinsame Leidenschaft für eine bestimmte Sache, die sie im Alltag nicht missen wollen. In Deutschland alleine würden sich 47.900.000 Menschen selber als Fußball-Fan bezeichnen. Und natürlich lässt sich nicht jeder dieser Menschen in den selben Topf werfen. Die Publikation „59 von 47.900.00 Fußball-Fans“ beschäftigt sich mit 59 dieser Fans, verschiedenen Wissenschaftler*innen und Psycholog*innen, um dem Fan-Sein auf den Grund zu gehen. Warum sind Menschen überhaupt Fußball-Fans? Was macht Fan-Sein aus? Und wer sind diese Ultras?
The major advantage of labyrinth weirs over linear weirs is hydraulic efficiency. In hydraulic modeling efforts, this strength contrasts with limited pump capacity as well as limited computational power for CFD simulations. For the latter, reducing the number of investigated cycles can significantly reduce necessary computational time. In this study, a labyrinth weir with different cycle numbers was investigated. The simulations were conducted in FLOW-3D HYDRO as a Large Eddy Simulation. With a mean deviation of 1.75 % between simulated discharge coefficients and literature design equations, a reasonable agreement was found. For downstream conditions, overall consistent results were observed as well. However, the orientation of labyrinth weirs with a single cycle should be chosen carefully under consideration of the individual research purpose.
Im Verfahren gegen die Österreichische Post AG (Rs. C-300/21) befasste sich der EuGH erstmals mit dem in Art. 82 DS-GVO geregelten datenschutzrechtlichen Schadensersatzanspruch. Mit den Klarstellungen des EuGH verschieben sich die Probleme nun stärker zu den „klassischen“ Fragen des Schadensersatzrechts im Zivilprozess. Relevant sind dabei vor allem Aspekte der Darlegungs- und Beweislast und deren Besonderheiten mit Blick auf den Ersatz immaterieller Schäden. Der Beitrag fokussiert sich auf die Voraussetzungen und den dabei zu führenden Tatsachenbeweis bei der Klage des Betroffenen gegen den Verantwortlichen auf Ersatz immaterieller Schäden.
In this work, the bioabsorbable materials, namely fibroin, polylactide acid (PLA), magnesium and magnesium oxide are investigated for their application as transient, resistive temperature detectors (RTD). For this purpose, a thin-film magnesium-based meander-like electrode is deposited onto a flexible, bioabsorbable substrate (fibroin or PLA) and encapsulated (passivated) by additional magnesium oxide layers on top and below the magnesium-based electrode. The morphology of different layered RTDs is analyzed by scanning electron microscopy. The sensor performance and lifetime of the RTD is characterized both under ambient atmospheric conditions between 30°C and 43°C, and wet tissue-like conditions with a constant temperature regime of 37°C. The latter triggers the degradation process of the magnesium-based layers. The 3-layers RTDs on a PLA substrate could achieve a lifetime of 8.5 h. These sensors also show the best sensor performance under ambient atmospheric conditions with a mean sensitivity of 0.48 Ω/°C ± 0.01 Ω/°C.
Herein, fibroin, polylactide (PLA), and carbon are investigated for their suitability as biocompatible and biodegradable materials for amperometric biosensors. For this purpose, screen-printed carbon electrodes on the biodegradable substrates fibroin and PLA are modified with a glucose oxidase membrane and then encapsulated with the biocompatible material Ecoflex. The influence of different curing parameters of the carbon electrodes on the resulting biosensor characteristics is studied. The morphology of the electrodes is investigated by scanning electron microscopy, and the biosensor performance is examined by amperometric measurements of glucose (0.5–10 mM) in phosphate buffer solution, pH 7.4, at an applied potential of 1.2 V versus a Ag/AgCl reference electrode. Instead of Ecoflex, fibroin, PLA, and wound adhesive are tested as alternative encapsulation compounds: a series of swelling tests with different fibroin compositions, PLA, and Ecoflex has been performed before characterizing the most promising candidates by chronoamperometry. Therefore, the carbon electrodes are completely covered with the particular encapsulation material. Chronoamperometric measurements with H2O2 concentrations between 0.5 and 10 mM enable studying the leakage current behavior.
Digital forensics of smartphones is of utmost importance in many criminal cases. As modern smartphones store chats, photos, videos etc. that can be relevant for investigations and as they can have storage capacities of hundreds of gigabytes, they are a primary target for forensic investigators. However, it is exactly this large amount of data that is causing problems: extracting and examining the data from multiple phones seized in the context of a case is taking more and more time. This bears the risk of wasting a lot of time with irrelevant phones while there is not enough time left to analyze a phone which is worth examination. Forensic triage can help in this case: Such a triage is a preselection step based on a subset of data and is performed before fully extracting all the data from the smartphone. Triage can accelerate subsequent investigations and is especially useful in cases where time is essential. The aim of this paper is to determine which and how much data from an Android smartphone can be made directly accessible to the forensic investigator – without tedious investigations. For this purpose, an app has been developed that can be used with extremely limited storage of data in the handset and which outputs the extracted data immediately to the forensic workstation in a human- and machine-readable format.
Several species of (poly)saccharides and organic acids can be found often simultaneously in various biological matrices, e.g., fruits, plant materials, and biological fluids. The analysis of such matrices sometimes represents a challenging task. Using Aloe vera (A. vera) plant materials as an example, the performance of several spectro-scopic methods (80 MHz benchtop NMR, NIR, ATR-FTIR and UV–vis) for the simultaneous analysis of quality parameters of this plant material was compared. The determined parameters include (poly)saccharides such as aloverose, fructose and glucose as well as organic acids (malic, lactic, citric, isocitric, acetic, fumaric, benzoic and sorbic acids). 500 MHz NMR and high-performance liquid chromatography (HPLC) were used as the reference methods.
UV–vis data can be used only for identification of added preservatives (benzoic and sorbic acids) and drying agent (maltodextrin) and semiquantitative analysis of malic acid. NIR and MIR spectroscopies combined with multivariate regression can deliver more informative overview of A. vera extracts being able to additionally quantify glucose, aloverose, citric, isocitric, malic, lactic acids and fructose. Low-field NMR measurements can be used for the quantification of aloverose, glucose, malic, lactic, acetic, and benzoic acids. The benchtop NMR method was successfully validated in terms of robustness, stability, precision, reproducibility and limit of detection (LOD) and quantification (LOQ), respectively. All spectroscopic techniques are useful for the screening of (poly)saccharides and organic acids in plant extracts and should be applied according to its availability as well as information and confidence required for the specific analytical goal. Benchtop NMR spectroscopy seems to be the most feasible solution for quality control of A. vera products.
With the prevalence of glucosamine- and chondroitin-containing dietary supplements for people with osteoarthritis in the marketplace, it is important to have an accurate and reproducible analytical method for the quantitation of these compounds in finished products. NMR spectroscopic method based both on low- (80 MHz) and high- (500–600 MHz) field NMR instrumentation was established, compared and validated for the determination of chondroitin sulfate and glucosamine in dietary supplements. The proposed method was applied for analysis of 20 different dietary supplements. In the majority of cases, quantification results obtained on the low-field NMR spectrometer are similar to those obtained with high-field 500–600 MHz NMR devices. Validation results in terms of accuracy, precision, reproducibility, limit of detection and recovery demonstrated that the developed method is fit for purpose for the marketed products. The NMR method was extended to the analysis of methylsulfonylmethane, adulterant maltodextrin, acetate and inorganic ions. Low-field NMR can be a quicker and cheaper alternative to more expensive high-field NMR measurements for quality control of the investigated dietary supplements. High-field NMR instrumentation can be more favorable for samples with complex composition due to better resolution, simultaneously giving the possibility of analysis of inorganic species such as potassium and chloride.
Dieses multimediale Projekt thematisiert Zensur aus verschiedenen Dimensionen in totalitären, religiös-patriarchalischen Ländern, insbesondere im Iran. Dadurch wird versucht, mit einem denunzierenden Ansatz zu zeigen, wie Bilder zensiert werden und welche Auswirkungen diese zensierten Bilder auf Betrachter:innen haben. Dabei ist es auch wichtig, wie das Unsichtbare analysiert und verstanden wird. Die Opposition zwischen dem Akt des Visualisierens/Sichtbarmachens und Verbergens/Unsichtbarmachens in den meisten Bildern impliziert die Dialektik von Verhüllung und Enthüllung.
Das Projekt »Velum« ermöglicht es den Betrachter:innen, die Zensurpraktiken in totalitär-religiösen Ländern kennenzulernen und zu erfahren, inwieweit die Zensur das tägliche Leben durchdrungen und beeinflusst hat –in der Kunst, der Literatur, den Medien usw. Ein Phänomen, das sogar die Privatsphäre des Individuums beeinträchtigt.
Barrierefreies Klettern : ein System zur Inklusion sehbehinderter Menschen in den Klettersport
(2023)
Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Systems, das es Menschen mit starker Sehbehinderung ermöglicht, Klettersport als ein Training für ihren Körper und ihren Orientierungssinn nutzen zu können. Inklusion ist als gesellschaftliches Thema in den letzten Jahren stark in den Fokus gerückt. Dennoch ist es für Menschen mit Behinderung oft schwer, sozialen Anschluss zu finden. Dies wird zusätzlich durch das mangelnde Angebot an inklusiven Freizeitaktivitäten erschwert. Apollon ermöglicht Menschen mit starker Sehbehinderung die Orientierung während des Kletterns, indem es einerseits Informationen vermittelt, die normalerweise nur visuell wahrgenommen werden können und andererseits dabei hilft, sich besser an bereits gekletterte Routen zu erinnern. Das System setzt sich aus 3 Komponenten zusammen. Die Tritthilfen helfen der blinden Person dabei, auch kleine Tritte zu finden. Die taktilen Wegmarken stellen eine Art Checkpoint dar und helfen der blinden Person dabei, die Route in mehrere Abschnitte zu unterteilen. Gleichzeitig weisen sie darauf hin, welches Feature die kletternde Person erwartet. Die taktile Karte ist modular aufgebaut und setzt sich aus einer Legende und den Repräsentanten der Wegmarken einer Route zusammen. Analog zu dem Betrachten der Route ist die blinde Person so vor dem Klettern in der Lage, Informationen über die Route zu erfahren.
Der experimentelle Tanzfilm „Farfilia“ behandelt die Beziehung einer Tochter zu ihrem Vater. Beide Parteien funktionieren sehr unterschiedlich, denken, kommunizieren und leben in völlig verschiedenen Welten. Es findet ein Konflikt zwischen den Generationen statt, zwischen zwei sehr gegensätzlichen Prägungen und Charakteren. Die zwei Welten unterscheiden sich nicht nur in ihrer Visualität, sondern durch die in ihr lebenden und handelnden zwei Hauptprotagonist*innen, welches bildgestalterisch durch ein Zusammenspiel von Cinematographie, Choreographie und Setting ausgearbeitet und dargestellt wird. Durch die gemeinsame Wirkung vieler unterschiedlicher Gestaltungsmittel soll eine Geschichte erzählt werden, in der sich beide Welten aufeinander zu bewegen und am Ende Elemente der jeweils anderen Welt in sich aufnehmen und für die eigene Empfindung in der jeweiligen Umgebung adaptieren.
Der Aufbau und die Entstehung unseres Planeten sind untrennbar mit der Bildung von Gesteinen verbunden – diese setzen sich aus verschiedenen Mineralien zusammen. Sie sind in der Natur weit verbreitet und spielen eine entscheidende Rolle in unserem täglichen Leben. Obwohl vielen Menschen der Nutzen von Bodenschätzen bewusst ist, besteht ein geringes Wissen über deren Vorkommen und Relevanz. Für die wirtschaftliche Entwicklung des Siegerlandes beispielsweise waren der Abbau und der Handel mit Mineralien von großer Bedeutung. Insbesondere der langjährige Abbau von Eisenerz legte den Grundstein für die gesamte Metallindustrie der Region. Die Publikation visualisiert eine umfangreiche Sammlung Siegerländer Mineralien und vermittelt ein grundlegendes Verständnis von Mineralien.
What does the word 'home' means and at what age do we give it meaning? Many of us grew up in one, in a home that our parents, grandparents, aunts, uncles and relatives shaped. Who, as we grew up, taught us about the world from their perspective as we interpreted and saw it for the first time and with it, its colors, its smells, its tastes, its sounds, its dances, and its languages.
When we migrate, we take all that with us, like a piece of luggage that was stored in some corner inside a lung, or inside the memory in a heart’s artery. And then you arrive in this new world, which we were told was the Old World, with other colors, other flavors, other words, in which yours no longer make sense. And you try to connect with all your senses, but, above all, we try to belong, because we belonged all our lives to something, to someone, to some place where we learned to be.
When we migrate, without saying, we go through the grieve that comes with the beautiful discomfort of leaving everything we once knew. We mourn, because we can’t go to lunch at our grandmas on Sundays, or have mom bring us soup when we are sick, or the Christmas meals and celebrations that we like so much, or that special dish that was made for us on our birthdays or on a family BBQ on a Sunday or a holiday.
I wonder if emotions come inside us through the taste and respiratory track, if it is that we breathe life, and with that what we love finds its ways inside and finds its corner somewhere in the body.
If what we have loved and what we have lived hides somewhere in our body, I doubtlessly think it came in through one of our senses, and in this attempt at my first illustrated book I’ll share which, I think, are the senses through which at first instance part of what we perceive as cultural identity enters.
The “1. Stokes’ problem”, the “suddenly accelerated flat wall”, is the oldest application of the Navier-Stokes equations. Stokes’ solution of the “problem” does not comply with the mathematical theorem of Cauchy and Kowalewskaya on the “Uniqueness and Existence” of solutions of partial differential equations and violates the physical theorem of minimum entropy production/dissipation of the Thermodynamics of Irreversible Processes. The result includes very high local shear stresses and dissipation rates. That is of special interest for the theory of turbulent and mixed turbulent/laminar flow. A textbook solution of the “1. Stokes Problem” is the Couette flow, which has a constant sheer stress along a linear profile. A consequence is that the Navier-Stokes equations do not describe any S-shaped part of a turbulent profile found in any turbulent Couette experiment. The paper surveys arguments referring to that statement, concerning the history of >150 years. Contrary to this there is always a Navier-Stokes solution near the wall, observed by a linear part of the Couette profile. There a turbulent description (e.g. by the logarithmic law-of-the-wall) fails completely. That is explained by the minimum dissipation requirement together with the Couette feature τ = const. The local co-existence of a turbulent zone and a laminar zone near the wall is stable and observed also at high Reynolds-Numbers.
The artificial olfactory image was proposed by Lundström et al. in 1991 as a new strategy for an electronic nose system which generated a two-dimensional mapping to be interpreted as a fingerprint of the detected gas species. The potential distribution generated by the catalytic metals integrated into a semiconductor field-effect structure was read as a photocurrent signal generated by scanning light pulses. The impact of the proposed technology spread beyond gas sensing, inspiring the development of various imaging modalities based on the light addressing of field-effect structures to obtain spatial maps of pH distribution, ions, molecules, and impedance, and these modalities have been applied in both biological and non-biological systems. These light-addressing technologies have been further developed to realize the position control of a faradaic current on the electrode surface for localized electrochemical reactions and amperometric measurements, as well as the actuation of liquids in microfluidic devices.
To gain insight on chemical sterilization processes, the influence of temperature (up to 70 °C), intense green light, and hydrogen peroxide (H₂O₂) concentration (up to 30% in aqueous solution) on microbial spore inactivation is evaluated by in-situ Raman spectroscopy with an optical trap. Bacillus atrophaeus is utilized as a model organism. Individual spores are isolated and their chemical makeup is monitored under dynamically changing conditions (temperature, light, and H₂O₂ concentration) to mimic industrially relevant process parameters for sterilization in the field of aseptic food processing. While isolated spores in water are highly stable, even at elevated temperatures of 70 °C, exposure to H₂O₂ leads to a loss of spore integrity characterized by the release of the key spore biomarker dipicolinic acid (DPA) in a concentration-dependent manner, which indicates damage to the inner membrane of the spore. Intensive light or heat, both of which accelerate the decomposition of H₂O₂ into reactive oxygen species (ROS), drastically shorten the spore lifetime, suggesting the formation of ROS as a rate-limiting step during sterilization. It is concluded that Raman spectroscopy can deliver mechanistic insight into the mode of action of H₂O₂-based sterilization and reveal the individual contributions of different sterilization methods acting in tandem.
Muscle function is compromised by gravitational unloading in space affecting overall musculoskeletal health. Astronauts perform daily exercise programmes to mitigate these effects but knowing which muscles to target would optimise effectiveness. Accurate inflight assessment to inform exercise programmes is critical due to lack of technologies suitable for spaceflight. Changes in mechanical properties indicate muscle health status and can be measured rapidly and non-invasively using novel technology. A hand-held MyotonPRO device enabled monitoring of muscle health for the first time in spaceflight (> 180 days). Greater/maintained stiffness indicated countermeasures were effective. Tissue stiffness was preserved in the majority of muscles (neck, shoulder, back, thigh) but Tibialis Anterior (foot lever muscle) stiffness decreased inflight vs. preflight (p < 0.0001; mean difference 149 N/m) in all 12 crewmembers. The calf muscles showed opposing effects, Gastrocnemius increasing in stiffness Soleus decreasing. Selective stiffness decrements indicate lack of preservation despite daily inflight countermeasures. This calls for more targeted exercises for lower leg muscles with vital roles as ankle joint stabilizers and in gait. Muscle stiffness is a digital biomarker for risk monitoring during future planetary explorations (Moon, Mars), for healthcare management in challenging environments or clinical disorders in people on Earth, to enable effective tailored exercise programmes.
In this paper, the use of reinforcement learning (RL) in control systems is investigated using a rotatory inverted pendulum as an example. The control behavior of an RL controller is compared to that of traditional LQR and MPC controllers. This is done by evaluating their behavior under optimal conditions, their disturbance behavior, their robustness and their development process. All the investigated controllers are developed using MATLAB and the Simulink simulation environment and later deployed to a real pendulum model powered by a Raspberry Pi. The RL algorithm used is Proximal Policy Optimization (PPO). The LQR controller exhibits an easy development process, an average to good control behavior and average to good robustness. A linear MPC controller could show excellent results under optimal operating conditions. However, when subjected to disturbances or deviations from the equilibrium point, it showed poor performance and sometimes instable behavior. Employing a nonlinear MPC Controller in real time was not possible due to the high computational effort involved. The RL controller exhibits by far the most versatile and robust control behavior. When operated in the simulation environment, it achieved a high control accuracy. When employed in the real system, however, it only shows average accuracy and a significantly greater performance loss compared to the simulation than the traditional controllers. With MATLAB, it is not yet possible to directly post-train the RL controller on the Raspberry Pi, which is an obstacle to the practical application of RL in a prototyping or teaching setting. Nevertheless, RL in general proves to be a flexible and powerful control method, which is well suited for complex or nonlinear systems where traditional controllers struggle.
Positionssensorvorrichtung
(2024)
Die Erfindung betrifft eine Positionssensorvorrichtung zur Bestimmung einer Absolutposition eines beweglichen ersten Teils relativ zu einem ortsfesten zweiten Teil mit einem mit dem beweglichen ersten Teil gekoppelter Codekörper, der dazu eingerichtet ist, eine Codespur mit einer Mehrzahl von in Spurrichtung aufeinanderfolgenden Codeelementen zu enthalten zur Bildung eines Codewortes, mit einer magnetischen Detektionseinrichtung zur Detektion der Codespur, wobei die Detektionseinrichtung zum einen an dem Codekörper befestigte und entlang der Spurrichtung in einem solchen Abstand gegenpolig zueinander angeordnete Permanentmagneten aufweist, dass der Abstand mit einer vorgegebenen Länge der jeweiligen Codeelemente übereinstimmt, und zum anderen eine Anzahl von ortsfest und quer zu dem Codekörper versetzt
angeordnete Wiegandsensoren aufweist, wobei der Abstand des Wiegandsensors zu einer Erstreckungsebene der Permanentmagneten derart gewählt ist, dass bei Überdeckung des Wiegandsensors durch den Permanentmagneten ein Wiegandpuls in dem Wiegandsensor induziert wird.
Direct air capture (DAC) combined with subsequent storage (DACCS) is discussed as one promising carbon dioxide removal option. The aim of this paper is to analyse and comparatively classify the resource consumption (land use, renewable energy and water) and costs of possible DAC implementation pathways for Germany. The paths are based on a selected, existing climate neutrality scenario that requires the removal of 20 Mt of carbon dioxide (CO2) per year by DACCS from 2045. The analysis focuses on the so-called “low-temperature” DAC process, which might be more advantageous for Germany than the “high-temperature” one. In four case studies, we examine potential sites in northern, central and southern Germany, thereby using the most suitable renewable energies for electricity and heat generation. We show that the deployment of DAC results in large-scale land use and high energy needs. The land use in the range of 167–353 km2 results mainly from the area required for renewable energy generation. The total electrical energy demand of 14.4 TWh per year, of which 46% is needed to operate heat pumps to supply the heat demand of the DAC process, corresponds to around 1.4% of Germany's envisaged electricity demand in 2045. 20 Mt of water are provided yearly, corresponding to 40% of the city of Cologne‘s water demand (1.1 million inhabitants). The capture of CO2 (DAC) incurs levelised costs of 125–138 EUR per tonne of CO2, whereby the provision of the required energy via photovoltaics in southern Germany represents the lowest value of the four case studies. This does not include the costs associated with balancing its volatility. Taking into account transporting the CO2 via pipeline to the port of Wilhelmshaven, followed by transporting and sequestering the CO2 in geological storage sites in the Norwegian North Sea (DACCS), the levelised costs increase to 161–176 EUR/tCO2. Due to the longer transport distances from southern and central Germany, a northern German site using wind turbines would be the most favourable.
In the context of the increasing digitalization, the Internet of Things (IoT) is seen as a technological driver through which completely new business models can emerge in the interaction of different players. Identified key players include traditional industrial companies, municipalities and telecommunications companies. The latter, by providing connectivity, ensure that small devices with tiny batteries can be connected almost anywhere and directly to the Internet. There are already many IoT use cases on the market that provide simplification for end users, such as Philips Hue Tap. In addition to business models based on connectivity, there is great potential for information-driven business models that can support or enhance existing business models. One example is the IoT use case Park and Joy, which uses sensors to connect parking spaces and inform drivers about available parking spaces in real time. Information-driven business models can be based on data generated in IoT use cases. For example, a telecommunications company can add value by deriving more decision-relevant information – called insights – from data that is used to increase decision agility. In addition, insights can be monetized. The monetization of insights can only be sustainable, if careful attention is taken and frameworks are considered. In this chapter, the concept of information-driven business models is explained and illustrated with the concrete use case Park and Joy. In addition, the benefits, risks and framework conditions are discussed.
In der wasserbaulichen Forschung werden neben klassischen Messinstrumenten zunehmend kamerabasierte Verfahren genutzt. Diese erlauben neben der Bestimmung von Fließgeschwindigkeiten auch die Detektion der freien Wasseroberfläche oder zeitliche Vermessung von Kolken. Durch die hohen räumlichen und zeitlichen Auflösungen, welche neueste Kamerasensoren liefern, können neue Erkenntnisse in turbulenten, komplexen Strömungen gewonnen werden. Auch in der Praxis können diese Verfahren mit geringem Aufwand wichtige Daten liefern.
Lifting propellers are of increasing interest for Advanced Air Mobility. All propellers and rotors are initially twisted beams, showing significant extension–twist coupling and centrifugal twisting. Torsional deformations severely impact aerodynamic performance. This paper presents a novel approach to assess different reasons for torsional deformations. A reduced-order model runs large parameter sweeps with algebraic formulations and numerical solution procedures. Generic beams represent three different propeller types for General Aviation, Commercial Aviation, and Advanced Air Mobility. Simulations include solid and hollow cross-sections made of aluminum, steel, and carbon fiber-reinforced polymer. The investigation shows that centrifugal twisting moments depend on both the elastic and initial twist. The determination of the centrifugal twisting moment solely based on the initial twist suffers from errors exceeding 5% in some cases. The nonlinear parts of the torsional rigidity do not significantly impact the overall torsional rigidity for the investigated propeller types. The extension–twist coupling related to the initial and elastic twist in combination with tension forces significantly impacts the net cross-sectional torsional loads. While the increase in torsional stiffness due to initial twist contributes to the overall stiffness for General and Commercial Aviation propellers, its contribution to the lift propeller’s stiffness is limited. The paper closes with the presentation of approximations for each effect identified as significant. Numerical evaluations are necessary to determine each effect for inhomogeneous cross-sections made of anisotropic material.
Aircraft configurations with propellers have been drawing more attention in recent times, partly due to new propulsion concepts based on hydrogen fuel cells and electric motors. These configurations are prone to whirl flutter, which is an aeroelastic instability affecting airframes with elastically supported propellers. It commonly needs to be mitigated already during the design phase of such configurations, requiring, among other things, unsteady aerodynamic transfer functions for the propeller. However, no comprehensive assessment of unsteady propeller aerodynamics for aeroelastic analysis is available in the literature. This paper provides a detailed comparison of nine different low- to mid-fidelity aerodynamic methods, demonstrating their impact on linear, unsteady aerodynamics, as well as whirl flutter stability prediction. Quasi-steady and unsteady methods for blade lift with or without coupling to blade element momentum theory are evaluated and compared to mid-fidelity potential flow solvers (UPM and DUST) and classical, derivative-based methods. Time-domain identification of frequency-domain transfer functions for the unsteady propeller hub loads is used to compare the different methods. Predictions of the minimum required pylon stiffness for stability show good agreement among the mid-fidelity methods. The differences in the stability predictions for the low-fidelity methods are higher. Most methods studied yield a more unstable system than classical, derivative-based whirl flutter analysis, indicating that the use of more sophisticated aerodynamic modeling techniques might be required for accurate whirl flutter prediction.
Pulmonary arterial cannulation is a common and effective method for percutaneous mechanical circulatory support for concurrent right heart and respiratory failure [1]. However, limited data exists to what effect the positioning of the cannula has on the oxygen perfusion throughout the pulmonary artery (PA). This study aims to evaluate, using computational fluid dynamics (CFD), the effect of different cannula positions in the PA with respect to the oxygenation of the different branching vessels in order for an optimal cannula position to be determined. The four chosen different positions (see Fig. 1) of the cannulas are, in the lower part of the main pulmonary artery (MPA), in the MPA at the junction between the right pulmonary artery (RPA) and the left pulmonary artery (LPA), in the RPA at the first branch of the RPA and in the LPA at the first branch of the LPA.
Humic substances possess distinctive chemical features enabling their use in many advanced applications, including biomedical fields. No chemicals in nature have the same combination of specific chemical and biological properties as humic substances. Traditional medicine and modern research have demonstrated that humic substances from different sources possess immunomodulatory and anti-inflammatory properties, which makes them suitable for the prevention and treatment of chronic dermatoses, allergic rhinitis, atopic dermatitis, and other conditions characterized by inflammatory and allergic responses [1-4]. The use of humic compounds as agentswith antifungal and antiviral properties shows great potential [5-7].
Lehrmaterial für den Tiroler Skilehrerverband: Konzeption für eine crossmediale
Neugestaltung
(2024)
Der Tiroler Skilehrerverband bereitet angehende Skilehrer:innen auf die verschiedenen Schneesportlehrer-Prüfungen vor. Skilehrer:innen spielen eine entscheidende Rolle im Erfolg des Wintertourismus, was ihre gesellschaftliche und wirtschaftliche Relevanz unterstreicht. Die zeitgemäße Neugestaltung des Lehrmaterials soll eine effektive Vermittlung von Lerninhalten ermöglichen. Durch die Kombination von Informationsdesign, Corporate Design und Editorial Design wird die Verständlichkeit und Attraktivität des Materials gesteigert. Die Integration einer Lernapp ermöglicht eine interaktive und multimediale Lernerfahrung sowie mehr Flexibilität für die Lernenden. Die crossmediale Neugestaltung wirkt den Problemen veralteter Darstellungsformen entgegen. Es wird deutlich, dass gut gestaltetes Lehrmaterial bei gleichbleibenden Inhalten zu einer besseren Lernerfahrung führt.
In der Abschlussarbeit „FILOS“ wurde in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) ein Front-End für das laserbasierte Osteotom STELLA entwickelt. STELLA soll Kraniotomie (das Eröffnen des Schädels) im wachen Zustand ermöglichen und erfordert eine benutzerfreundliche Bedienungsplattform sowie ein funktionales und ästhetisches Design. Das Ziel von „FILOS“ war es, ein Gehäuse zu entwerfen, das den medizinischen Anforderungen entspricht, und ein Bedienkonzept zu entwickeln, dass die Akzeptanz bei Patient:innen und Anwender:innen fördert. Durch Expert:innen-Interviews mit Neurochirurg:innen und enge Zusammenarbeit mit dem ILT wurde ein durchdachtes Design entwickelt. Dieses soll den Anforderungen der Anwender:innen gerecht werden, das zukünftige Operationssystem repräsentieren und somit einen Mehrwert in der Medizin schaffen.
Seegras wird als „Rohstoff der Zukunft“ betitelt, da es helfen könnte, eine Reihe von globalen Problemen zu bekämpfen. Viele der erhofften Innovationen sind heute aber noch hypothetisch. Außerdem ist das Thema in der westlichen Welt trotz der Neigung zum Klimaschutz kaum bekannt. Die Idee von „Land Rover Symbiosis“ ist ein nachhaltiges Tourismuskonzept, das Forschung und Erlebnisreisen miteinander verknüpft. Auf einer 70m Katamaran Superyacht ist Platz für Forschungszwecke auf der einen und Raum für Expeditionsurlaub auf der anderen Seite. So entsteht ein Verhältnis an Bord, bei dem beide Parteien voneinander profitieren: Wissenschaftler:innen erhalten finanzielle Unterstützung und Kund:innen haben ein klimaneutrales Urlaubserlebnis, bei dem sie hautnah die Vorzüge und Potenziale von Seegras kennenlernen.
Klavierspielende Künstlerinnen und Künstler finden sich auf der Bühne meist an einer Kombination aus Keyboard und Keyboardständer wieder. Zwar kann der Klang eines Klaviers technisch brillant simuliert werden, jedoch verliert das Bühnenbild den Mehrwert eines traditionellen Klaviers. Um diesem Verlust von Authentizität und Wohlgefühl auf der Bühne endlich etwas entgegenzusetzen, soll ein "dupiano" gängige Keyboardständer ersetzen und sämtliche Keyboards in das Erscheinungsbild eines akustischen Klaviers hüllen. Dadurch sollen auch die visuellen Eindrücke, verknüpft mit den akustischen, an Authentizität gewinnen und den Klavierauftritt vervollständigen. Es ist leicht, stabil und ohne Werkzeug in unter 10 Sekunden aufbaubar. Auch der Abbau geschieht in unter 10 Sekunden. Verstaut werden kann es von einer Person in jedem Kofferraum. "dupiano" - was nach Klavier klingt, soll auch so aussehen!
Der Rettungsdienst ist rund um die Uhr bei medizinischen Notfällen im Einsatz. Wie aber ist dieser organisiert? Was belastet die Mitarbeiter*innen im Berufsalltag? Und wie kann man die Rettungskräfte unterstützen? „112–WENN HELFER HILFE BRAUCHEN“ bietet einen sachlichen Einblick in die Welt des Rettungsdienstes und der Ersten Hilfe. Mit kurz gefassten Fakten und Illustrationen richtet sich das Projekt vor allem an Jugendliche und junge Erwachsene. Ziel ist es, mehr Verständnis und Wertschätzung in der Gesellschaft für diese Berufsgruppe zu schaffen. Zusätzlich soll es die Leser*innen ermutigen, im Ernstfall angemessen zu handeln und „Leben zu retten“. Denn jeder kann in eine Notsituation geraten und auf den Rettungsdienst und Erste Hilfe angewiesen sein. Je früher man sich mit der Thematik beschäftigt, desto besser ist man im Ernstfall vorbereitet.
Invisible Cities
(2024)
Diese Arbeit präsentiert eine Neuinterpretation des Romans "Invisible Cities" von Italo Calvino in einem handgefertigten, künstlerischen Buchobjekt. Seit der Erstveröffentlichung des italienischen Literaturklassikers orientieren sich jegliche Neuauflagen an der Originalfassung. Die klassisch gestaltete Urversion wird der komplexen und eindrucksvollen Geschichte nicht mehr gerecht. Die Erzählung findet auf mehreren Ebenen statt, die durch verschiedene Papiersorten repräsentiert werden. Die Lesenden wissen somit immer, wo sie sich auf ihrer Reise durch die traumhaften und surrealen Städte befinden. Das Buch enthält mehrere Illustrationen auf Transparentpapierbögen, welche die Stadtbeschreibungen begleiten. Der besondere Fokus der Arbeit lag in den Illustrationen und der technischen und handwerklichen Umsetzung der Bindung.
Incontrare, was übersetzt Begegnung bedeutet, ist ein Konferenztischkonzept, der durch seinen modularen
Aufbau heraus sticht. Dem Kunden ist es möglich das Produkt mit einem einzigen Werkzeug - fünfer Imbusschlüssel - aufzubauen. Der modulare Aufbau bietet die Möglichkeit kundenorientiert ein Produkt zusammensetzen zu können. Incontrare bietet hierdurch eine Vielzahl an Variationen, die nicht nur die gestalterischen Aspekte anspricht, sondern auch verschiedene Preisklassen abdeckt. Incontrare ist ein Tischkonzept, das sowohl im niederpreisigen , sowie auch im HighEnd Bereich funktioniert.
"Out of the Box" ist ein Dokumentarfilm und bietet einen Einblick in die Welt des "Cardistry". Der Schwerpunkt liegt auf dieser Nischenkunst und -kultur der visuell ansprechenden Kartenmanipulation. Der Film beleuchtet den Beginn, die Entwicklung und die lebendige Gemeinschaft hinter dieser einzigartigen Kunstform. Darüber hinaus werden Abgrenzungen, Ursprünge und Ähnlichkeiten zur Kartenmagie erforscht.