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(2012)
Energieeffizienz und Energiemanagement : ein Überblick heutiger Möglichkeiten und Notwendigkeiten
(2012)
Energieeffizienz und Energiemanagement : Ein Überblick heutiger Möglichkeiten und Notwendigkeiten
(2012)
Energietransparenz und optimierter Energieverbrauch durch ganzheitliche Automatisierungskonzepte
(2012)
Netzsektoren und deren adäquate Regulierung sind ein sehr relevantes und aktuelles Thema. Dies gilt sowohl für die ökonomische Theorie, die sich sehr intensiv damit auseinandersetzt und in den letzten Jahrzehnten zahlreiche neue Erkenntnisse gewonnen hat. Es gilt ebenso für die Politik, in der Regulierungsfragen kontrovers diskutiert werden und dies nicht nur unter ökonomischen Gesichtspunkten. Es gilt selbstverständlich für die regulierten Unternehmen selbst, deren Tätigkeit durch die staatlichen Regulierungsvorgaben markant beeinflusst wird. Nicht nur die konkreten Inhalte der Regulierungsregime sowie die verbleibenden Freiheitsgrade in der Ausgestaltung sind von Bedeutung, sondern ebenso die Umsetzung durch die Regulierungsbehörden. All dies gilt für den Strommarkt und seinen regulatorischen Hintergrund in besonderer Weise. Die Entflechtung der Stromübertragungsnetze von der Stromproduktion und damit die Vorgaben für die Organisation der Wertschöpfungsketten in den Elektrizitätsunternehmen sind seit dem Beginn des europäischen Liberalisierungsprozesses der Strommärkte ein wichtiges und kontrovers diskutiertes Regulierungselement. Den Fokus bildet das vertikale Unbundling, das letztlich die Diskriminierung von Wettbewerbern durch Anbieter mit aggregierten Wertschöpfungsketten verhindern soll, indem diese gezwungen werden, ihren "Netzteil" anders zu organisieren oder zu verkaufen. Den Mitgliedsstaaten blieben Freiräume in der Ausgestaltung, die in Deutschland erst vor kurzem konkretisiert wurden, und die für die regulierten Unternehmen die Nutzung eines Wahlrechts beinhalten. Der wirtschaftspolitischen folgt nun eine unternehmerische Abwägungsentscheidung.
Entwicklung eines Prototypen zur Prognose von Frühgeburten : ein biomedizintechnischer Ansatz
(2012)
In this paper we consider low Péclet number flow in bead packs. A series of relaxation exchange experiments has been conducted and evaluated by ILT analysis. In the resulting correlation maps, we observed a collapse of the signal and a translation towards smaller relaxation times with increasing flow rates, as well as a signal tilt with respect to the diagonal. In the discussion of the phenomena we present a mathematical theory for relaxation exchange experiments that considers both diffusive and advective transport. We perform simulations based on this theory and discuss them with respect to the conducted experiments.
Although Selective Laser Melting (SLM) process is an innovative manufacturing method, there are challenges such as inferior mechanical properties of fabricated objects. Regarding this, buckling deformation which is caused by thermal stress is one of the undesired mechanical properties which must be alleviated. As buckling deformation is more observable in hard to process materials, silver is selected to be studied theoretically and experimentally for this paper. Different scanning strategies are utilized and a Finite Element Method (FEM) is applied to calculate the temperature gradient in order to determine its effect on the buckling deformation of the objects from experiments.
A large strain collection comprising antagonistic bacteria was screened for novel detergent proteases. Several strains displayed protease activity on agar plates containing skim milk but were inactive in liquid media. Encapsulation of cells in alginate beads induced protease production. Stenotrophomonas maltophilia emerged as best performer under washing conditions. For identification of wash-active proteases, four extracellular serine proteases called StmPr1, StmPr2, StmPr3 and StmPr4 were cloned. StmPr2 and StmPr4 were sufficiently overexpressed in E. coli. Expression of StmPr1 and StmPr3 resulted in unprocessed, insoluble protein. Truncation of most of the C-terminal domain which has been identified by enzyme modeling succeeded in expression of soluble, active StmPr1 but failed in case of StmPr3.
From laundry application tests StmPr2 turned out to be a highly wash-active protease at 45 °C. Specific activity of StmPr2 determined with suc-l-Ala-l-Ala-l-Pro-l-Phe-p-nitroanilide as the substrate was 17 ± 2 U/mg. In addition we determined the kinetic parameters and cleavage preferences of protease StmPr2.
Field-effect capacitive electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) sensors functionalised with citrate-capped gold nanoparticles (AuNP) have been used for the electrostatic detection of macromolecules by their intrinsic molecular charge. The EIS sensor detects the charge changes in the AuNP/macromolecule hybrids induced by the adsorption or binding events. A feasibility of the proposed detection scheme has been exemplary demonstrated by realising EIS sensors for the detection of poly-D-lysine molecules.
The impact of surgical staplers on tissues has been studied mostly in an empirical manner. In this paper, finite element method was used to clarify the mechanics of tissue stapling and associated phenomena. Various stapling modalities and several designs of circular staplers were investigated to evaluate the impact of the device on tissues and mechanical performance of the end-to-end colorectal anastomosis. Numerical simulations demonstrated that a single row of staples is not adequate to resist leakage due to non-linear buckling and opening of the tissue layers between two adjacent staples. Compared to the single staple row configuration, significant increase in stress experienced by the tissue at the inner staple rows was observed in two and three rows designs. On the other hand, adding second and/or third staple row had no effect on strain in the tissue inside the staples. Variable height design with higher staples in outer rows significantly reduced the stresses and strains in outer rows when compared to the same configuration with flat cartridge.
"Biologie trifft Mikroelektronik", das Motto des Instituts für Nano- und Biotechnologien (INB) an der FH Aachen, unterstreicht die zunehmende Bedeutung interdisziplinär geprägter Forschungsaktivitäten. Der thematische Zusammenschluss grundständiger Disziplinen, wie die Physik, Elektrotechnik, Chemie, Biologie sowie die Materialwissenschaften, lässt neue Forschungsgebiete entstehen, ein herausragendes Beispiel hierfür ist die Nanotechnologie: Hier werden neue Werkstoffe und Materialien entwickelt, einzelne Nanopartikel oder Moleküle und deren Wechselwirkung untersucht oder Schichtstrukturen im Nanometerbereich aufgebaut, die neue und vorher nicht bekannte Eigenschaften hervorbringen.
Vor diesem Hintergrund bündelt das im Jahre 2006 gegründete INB die an der FH Aachen vorhandenen Kompetenzen von derzeit insgesamt sieben Laboratorien auf den Gebieten der Halbleitertechnik und Nanoelektronik, Nanostrukturen und DNA-Sensorik, der Chemo- und Biosensorik, der Enzymtechnologie, der Mikrobiologie und Pflanzenbiotechnologie, der Zellkulturtechnik, sowie der Roten Biotechnologie synergetisch. In der Nano- und Biotechnologie steckt außergewöhnliches Potenzial! Nicht zuletzt deshalb stellen sich die Forscher der Herausforderung, in diesem Bereich gemeinsam zu forschen und Schnittstellen zu nutzen, um so bei der Gestaltung neuartiger Ideen und Produkte mitzuwirken, die zukünftig unser alltägliches Leben verändern werden.
Im Folgenden werden die verschiedenen Forschungsbereiche kurz zusammenfassend vorgestellt und vorhandene Interaktionen anhand von exemplarisch ausgewählten, aktuellen Forschungsprojekten skizziert.
Spontaneous language has rarely been subjected to neuroimaging studies. This study therefore introduces a newly developed method for the analysis of linguistic phenomena observed in continuous language production during fMRI.
Most neuroimaging studies investigating language have so far focussed on single word or — to a smaller extent — sentence processing, mostly due to methodological considerations. Natural language production, however, is far more than the mere combination of words to larger units. Therefore, the present study aimed at relating brain activation to linguistic phenomena like word-finding difficulties or syntactic completeness in a continuous language fMRI paradigm. A picture description task with special constraints was used to provoke hesitation phenomena and speech errors. The transcribed speech sample was segmented into events of one second and each event was assigned to one category of a complex schema especially developed for this purpose. The main results were: conceptual planning engages bilateral activation of the precuneus. Successful lexical retrieval is accompanied – particularly in comparison to unsolved word-finding difficulties – by the left middle and superior temporal gyrus. Syntactic completeness is reflected in activation of the left inferior frontal gyrus (IFG) (area 44). In sum, the method has proven to be useful for investigating the neural correlates of lexical and syntactic phenomena in an overt picture description task. This opens up new prospects for the analysis of spontaneous language production during fMRI.
With a steady increase of regulatory requirements for business processes, automation support of compliance management is a field garnering increasing attention in Information Systems research. Several approaches have been developed to support compliance checking of process models. One major challenge for such approaches is their ability to handle different modeling techniques and compliance rules in order to enable widespread adoption and application. Applying a structured literature search strategy, we reflect and discuss compliance-checking approaches in order to provide an insight into their generalizability and evaluation. The results imply that current approaches mainly focus on special modeling techniques and/or a restricted set of types of compliance rules. Most approaches abstain from real-world evaluation which raises the question of their practical applicability. Referring to the search results, we propose a roadmap for further research in model-based business process compliance checking.
Generation and Characterization of a Novel Multidrug Resistance Protein 2 Humanized Mouse Line
(2012)
The multidrug resistance protein (MRP) 2 is predominantly expressed in liver, intestine, and kidney, where it plays an important role in the excretion of a range of drugs and their metabolites or endogenous compounds into bile, feces, and urine. Mrp knockout [Mrp2(−/−)] mice have been used recently to study the role of MRP2 in drug disposition. Here, we describe the first generation and initial characterization of a mouse line humanized for MRP2 (huMRP2), which is nulled for the mouse Mrp2 gene and expresses the human transporter in the organs and cell types where MRP2 is normally expressed. Analysis of the mRNA expression for selected cytochrome P450 and transporter genes revealed no major changes in huMRP2 mice compared with wild-type controls. We show that human MRP2 is able to compensate functionally for the loss of the mouse transporter as demonstrated by comparable bilirubin levels in the humanized mice and wild-type controls, in contrast to the hyperbilirubinemia phenotype that is observed in MRP2(−/−) mice. The huMRP2 mouse provides a model to study the role of the human transporter in drug disposition and in assessing the in vivo consequences of inhibiting this transporter by compounds interacting with human MRP2.
Compared with rodents and many other animal species, the human cytochrome P450 (P450) Cyp2c gene cluster varies significantly in the multiplicity of functional genes and in the substrate specificity of its enzymes. As a consequence, the use of wild-type animal models to predict the role of human CYP2C enzymes in drug metabolism and drug-drug interactions is limited. Within the human CYP2C cluster CYP2C9 is of particular importance, because it is one of the most abundant P450 enzymes in human liver, and it is involved in the metabolism of a wide variety of important drugs and environmental chemicals. To investigate the in vivo functions of cytochrome P450 Cyp2c genes and to establish a model for studying the functions of CYP2C9 in vivo, we have generated a mouse model with a deletion of the murine Cyp2c gene cluster and a corresponding humanized model expressing CYP2C9 specifically in the liver. Despite the high number of functional genes in the mouse Cyp2c cluster and the reported roles of some of these proteins in different biological processes, mice deleted for Cyp2c genes were viable and fertile but showed certain phenotypic alterations in the liver. The expression of CYP2C9 in the liver also resulted in viable animals active in the metabolism and disposition of a number of CYP2C9 substrates. These mouse lines provide a powerful tool for studying the role of Cyp2c genes and of CYP2C9 in particular in drug disposition and as a factor in drug-drug interaction.
Disruption experiments targeted at the Bacillus licheniformis degSU operon and GFP-reporter analysis provided evidence for promoter activity immediately upstream of degU. pMutin mediated concomitant introduction of the degU32 allele – known to cause hypersecretion in Bacillus subtilis – resulted in a marked increase in protease activity. Application of 5-fluorouracil based counterselection through establishment of a phosphoribosyltransferase deficient Δupp strain eventually facilitated the marker-free introduction of degU32 leading to further protease enhancement achieving levels as for hypersecreting wild strains in which degU was overexpressed. Surprisingly, deletion of rapG – known to interfere with DegU DNA-binding in B. subtilis – did not enhance protease production neither in the wild type nor in the degU32 strain. The combination of degU32 and Δupp counterselection in the type strain is not only equally effective as in hypersecreting wild strains with respect to protease production but furthermore facilitates genetic strain improvement aiming at biological containment and effectiveness of biotechnological processes.
Geotechnik
(2012)
In der nationalen und der europäischen Normung werden die geotechnischen Aufgaben zwecks Mindestanforderungen an Baugrunduntersuchung, rechnerische Nachweise und Überwachung der Ausführung in drei Klassen (Kategorien) eingeteilt. Sie richten sich nach der zu erwartenden Reaktion des Baugrundes, nach dem geotechnischen Schwierigkeitsgrad des Tragwerks und seiner Einflüsse auf dieUmgebung.
Geotechnik
(2012)
In this article, we report on the heat-transfer resistance at interfaces as a novel, denaturation-based method to detect single-nucleotide polymorphisms in DNA. We observed that a molecular brush of double-stranded DNA grafted onto synthetic diamond surfaces does not notably affect the heat-transfer resistance at the solid-to-liquid interface. In contrast to this, molecular brushes of single-stranded DNA cause, surprisingly, a substantially higher heat-transfer resistance and behave like a thermally insulating layer. This effect can be utilized to identify ds-DNA melting temperatures via the switching from low- to high heat-transfer resistance. The melting temperatures identified with this method for different DNA duplexes (29 base pairs without and with built-in mutations) correlate nicely with data calculated by modeling. The method is fast, label-free (without the need for fluorescent or radioactive markers), allows for repetitive measurements, and can also be extended toward array formats. Reference measurements by confocal fluorescence microscopy and impedance spectroscopy confirm that the switching of heat-transfer resistance upon denaturation is indeed related to the thermal on-chip denaturation of DNA.
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.
Heterogeneous Composites on the Basis of Microbial Cells and Nanostructured Carbonized Sorbents
(2012)
The fact that microorganisms prefer to grow on liquid/solid phase surfaces rather than in the surrounding aqueous phase was noticed long time ago [1]. Virtually any surface – animal, mineral, or vegetable – is a subject for microbial colonization and subsequent biofilm formation. It would be adequate to name just a few notorious examples on microbial colonization of contact lenses, ship hulls, petroleum pipelines, rocks in streams and all kinds of biomedical implants. The propensity of microorganisms to become surface-bound is so profound and ubiquitous that it vindicates the advantages for attached forms over their free-ranging counterparts [2]. Indeed, from ecological and evolutionary standpoints, for many microorganisms the surface-bound state means dwelling in nutritionally favorable, non-hostile environments [3]. Therefore, in most of natural and artificial ecosystems surface-associated microorganisms vastly outnumber organisms in suspension and often organize into complex communities with features that differ dramatically from those of free cells [4].
Solar thermal concentrated power is an emerging technology that provides clean electricity for the growing energy market. To the solar thermal concentrated power plant systems belong the parabolic trough, the Fresnel collector, the solar dish, and the central receiver system.
For high-concentration solar collector systems, optical and thermal analysis is essential. There exist a number of measurement techniques and systems for the optical and thermal characterization of the efficiency of solar thermal concentrated systems.
For each system, structure, components, and specific characteristics types are described. The chapter presents additionally an outline for the calculation of system performance and operation and maintenance topics. One main focus is set to the models of components and their construction details as well as different types on the market. In the later part of this chapter, different criteria for the choice of technology are analyzed in detail.
Light-addressable potentiometric sensors (LAPS) are field-effect-based sensors. A modulated light source is used to define the particular measurement spot to perform spatially resolved measurements of chemical species and to generate chemical images. In this work, an organic-LED (OLED) display has been chosen as a light source. This allows high measurement resolution and miniaturisation of the system. A new developed driving method for the OLED display optimised for LAPS-based measurements is demonstrated. The new method enables to define modulation frequencies between 1 kHz and 16 kHz and hence, reduces the measurement time of a chemical image by a factor of 40 compared to the traditional addressing of an OLED display.
Bei der Ausarbeitung des nationalen Anwendungsdokumentes zur DIN EN 1998-1 waren die in der ENV-Fassung enthaltenen vereinfachten Regeln im Lichte aktueller Forschungsergebnisse zu überprüfen und zu überarbeiten. Die gleiche Aufgabe stellte sich auch für die Neufassung der DIN 4149. In beiden Fällen sind neben konstruktiven Regeln für die Art und Anordnung der zur Gebäudeaussteifung heranzuziehenden Wände im Grundriss Tabellen enthalten, die unter bestimmten Bedingungen den Entfall eines rechnerischen Nachweises der Tragwände im Erdbebenfall ermöglichen. Dies ist für Schwachbebengebiete, wie sie in Deutschland und anderen Ländern Mitteleuropas anzutreffen sind, sinnvoll, um unnötigen Rechenaufwand sowie Probleme mit der Führbarkeit von Nachweisen so weit wie möglich auszuschalten. Im vorliegenden Beitrag werden die Hintergründe der vereinfachten Regeln diskutiert und die Ergebnisse der Anwendung mit verschiedenen Rechenverfahren verglichen und bewertet.
Der Erhalt möglichst hoher Zuckerkonzentrationen für nachfolgende Fermentationen und eine Steigerung der Produktivität sind Ziele der Hydrolyse bei hohen Feststoffkonzentrationen im Rahmen des Projekts „Lignocellulose Bioraffinerie“. Verwendet wird durch ein Organosolv-Verfahren aufgeschlossenes Buchenholz. Die Hydrolyse des Faserstoffes erfolgt mithilfe von CTec2-Enzymen (Fa. Novozymes). Zurzeit können unter Einsatz eines neuen Feststoffreaktors Cellulosefasern in einer Konzentration bis 400 g L⁻¹ enzymatisch hydrolysiert werden. Dabei werden Ausbeuten (g Glucose/g Cellulose im Faserstoff) bis 0,86 g g⁻¹ und Glucosekonzentrationenvon 120 g L⁻¹ erreicht. Ein Nachteil ist jedoch die hierbei auftretende Abnahme der Hydrolyseausbeuten. Zahlreiche Limitierungen bezüglich der Hydrolysierbarkeit von Lignocellulose werden zurzeit diskutiert und publiziert. Ziel der Untersuchungen ist die Identifizierung hydrolysehemmender Substanzen sowie die Erhöhung der Ausbeute an Zuckermonomeren durch den Einsatz lignolytischer Enzyme. Hierbei wird eine HPLC-MS-Methode zur Charakterisierung hemmender Substanzen eingesetzt, um potenzielle Inhibitoren zu erfassen.
Agil ist im Trend und immer mehr Unternehmen, die ihre Projekte bisher nach klassischen Prinzipien durchführten, denken über den Einsatz agiler Methoden nach. Doch selbst wenn die Organisation bereits beide Philosophien unterstützt, gilt für ein Projekt meist die klare Vorgabe: agil oder klassisch. Es gibt aber noch einen anderen Ansatz, mit diesen "unterschiedlichen Welten" umzugehen: Und zwar die beiden Philosophien innerhalb eines Projekts zu kombinieren. Wie dies in der Praxis aussehen und gelingen kann, zeigen Dr. Michael Kirchhof und Prof. Dr. Bodo Kraft in diesem Beitrag.