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In diesem Beitrag werden Ergebnisse der Entwicklung eines modularen festkörperbasierten Sensorsystems für die Überwachung von Zellkulturfermentationen präsentiert. Zur Messung der Elektrolytleitfähigkeit wurde das Layout von Interdigitalelektroden angepasst, um in vergleichsweise gut leitenden Elektrolyten zu messen. Durch Quervernetzung von Glucose-Oxidase mit Glutaraldehyd und Immobilisierung auf einer Platinelektrode wurde ein amperometrischer Glucosesensor mit einem linearen Messbereich von bis zu 2 mM und einer Sensitivität von 168 nA/mM realisiert.
Moderne Bauwerke müssen heute eine hohe energetische Leistungsfähigkeit aufweisen und gleichzeitig alle einwirkenden Lasten sicher abtragen. Dies stellt insbesondere in Erdbebengebieten hohe Anforderungen an die verwendeten Baustoffe. Am baupraktischen Beispiel einer Doppelhaushälfte wird demonstriert, dass die Symbiose aus energieeffizientem und gleichzeitig erdbebensicherem Bauen in der höchsten deutschen Erdbebenzone mit monolithischem Ziegelmauerwerk gut realisierbar ist. Als Ziegelmauerwerk werden für die Außenwände wärmetechnisch optimierte Hochlochziegel verwendet, die sowohl die Anforderungen der Energieeinsparverordnung 2009 als auch die Anforderungen an Mauerwerkbaustoffe nach den aktuellen Erdbebennormen erfüllen. Der Erdbebennachweis der Doppelhaushälfte erfolgt mit einem nichtlinearen Nachweisverfahren, das für eine einfache praktische Anwendung programmtechnisch umgesetzt wurde. Für den Nachweis wurden aus zyklischen Schubwandversuchen ermittelte Last-Verformungskurven verwendet. Das gesamte in Deutschland noch nicht normativ geregelte Nachweiskonzept wurde im Rahmen einer Zustimmung im Einzelfall geprüft und genehmigt.
Energiebilanzen und -potenziale von Abwasseranlagen : Vorstellung neuer Untersuchungsvorhaben in NRW
(2010)
Unter Energieeffizienz wird verstanden, dass ein definiertes Ziel mit möglichst wenig Energie erreicht wird. Im Beitrag wird zunächst eine Formel zur Berechnung der Gesamtenergieeffizienz eines Gebäudes angegeben. Darauf aufbauend wird ein 3-Säulen-Modell zur Energieeinsparung vorgeschlagen. Es beinhaltet vereinfachte Verfahren zur Berechnung der Betriebseigenschaften von Heizanlagen, raumlufttechnischen Anlagen und Kühl- und Kaltwasseranlagen. Am Beispiel einer RLT-Anlage wird die Vorgehensweise der Bewertung näher erläutert. Zusammenfassend wird festgestellt, dass das vereinfachte Verfahren eine schnelle und sichere energetische Bewertung der genannten Anlagen erlaubt,, zu Präsenzwissen führt, die Haupteinflussgrößen aufzeigt und eine Anlagenbewertung ohne Gebäudebewertung gewährleistet. Das vereinfachte Verfahren wird im Frühjahr 2011 verfügbar sein. Es soll Bestandteil der DIN V 18599 werden, und die EnEV 2012 soll darauf Bezug nehmen.
In Valais, Switzerland, Scots pines (Pinus sylvestris L.) are declining, mainly following drought. To assess the impact of drought on tree growth and survival, an irrigation experiment was initiated in 2003 in a mature pine forest, approximately doubling the annual precipitation. Tree crown transparency (lack of foliage) and leaf area index (LAI) were annually assessed. Seven irrigated and six control trees were felled in 2006, and needles, stem discs and branches were taken for growth analysis. Irrigation in 2004 and 2005, both with below-average precipitation, increased needle size, area and mass, stem growth and, with a 1-year delay, shoot length. This led to a relative decrease in tree crown transparency (−14%) and to an increase in stand LAI (+20%). Irrigation increased needle length by 70%, shoot length by 100% and ring width by 120%, regardless of crown transparency. Crown transparency correlated positively with mean needle size, shoot length and ring width and negatively with specific leaf area. Trees with high crown transparency (low growth, short needles) experienced similar increases in needle mass and growth with irrigation than trees with low transparency (high growth, long needles), indicating that seemingly declining trees were able to ‘recover’ when water supply became sufficient. A simple drought index before and during the irrigation explained most of the variation found in the parameters for both irrigated and control trees.
Bilaterale stromale Hornhauttrübungen sind für den Augenarzt eine differenzialdiagnostische Herausforderung. Im folgenden Beitrag werden 2 Patieninnen (30 und 36 Jahre) mit unterschiedlich stark ausgeprägter stromaler diffuser Hornhauttrübung vorgestellt. Patientin 1 war kleinwüchsig (114 cm) und Patientin 2 normal groß (172 cm). Beide Patientinnen wiesen veränderte Gelenkstrukturen an Hand und Fußgelenken sowie diffuse stromale Hornhauttrübungen auf. Des Weiteren lagen eine Mitral- und Aorteninsuffizienz (Patientin 1) bzw. eine Aorteninsuffizienz (Patientin 2) vor. Die stromalen diffusen Hornhauttrübungen ließen im Zusammenhang mit den Gelenkveränderungen ein Scheie-Syndrom vermuten. Therapeutisch ist bei Patienten mit Visusminderung eine (lamelläre) Keratoplastik sinnvoll.
Differential modulation of valence and arousal in high-alexithymic and low-alexithymic individuals
(2010)
High-alexithymic individuals are characterized by an impaired ability to identify and communicate emotions whereas low-alexithymic individuals have a wide-ranging ability to deal with emotions. This study examined the hypothesis that valence and arousal modifications of emotional stimuli differentially modulate cortical regions in high-alexithymic and low-alexithymic individuals. To this end, 28 high-alexithymic and 25 low-alexithymic individuals were investigated with event-related fMRI using visual emotional stimuli. We found differential neural activations in the dorsal anterior cingulate, the insula and the amygdala. We suggest that these differences may account for the impaired ability of high-alexithymic individuals to appropriately handle emotional stimuli.
Im Herbst 2009 wurde das “Deutsche Gütesiegel Nachhaltiges Bauen” für die Gebäudetypen Industriebauten und Handelsbauten offiziell vorgestellt. Die Ökobilanz als wichtiger Baustein der Nachhaltigkeitsbewertung wird somit auch im Industrie- und Gewerbebau zukünftig stark an Bedeutung gewinnen.
Der vorliegende Beitrag beinhaltet einen Vergleich der Umweltleistung verschiedener Bauweisen des Industrie- und Gewerbebaus, die durch die Ökobilanzierung quantifizierbar wird, anhand von momentan verfügbaren Daten und Methoden. Es werden ausgewählte Ergebnisse sowie vorhandene Unsicherheiten und daraus resultierender Forschungsbedarf aufgezeigt.
Das verbraucherschützende Widerrufsrecht ist in die Jahre gekommen. Als Ergebnis der zunehmenden Rechtszersplitterung im europäischen Richtlinienrecht hat sich eine unüberschaubare Bandbreite an Ausgestaltungsformen in den mitgliedstaatlichen Rechtssystemen herausgebildet. Effektivitätseinbußen, Wettbewerbsverzerrungen und ein hohes Maß an Rechtsunsicherheit sind die Folgen. Zurückführen lässt sich die kostenintensive Fragmentierung des Verbrauchervertragsrechts auf die bisherige Regelungspolitik der Mindestharmonisierung, die es den Mitgliedstaaten erlaubt, von dem durch die Richtlinien gesetzten Mindeststandard durch „überschießende Umsetzung” abzuweichen. Der Unionsgesetzgeber versucht dem vermehrt durch einen Prozess der Vollharmonisierung zu begegnen: Neben Reformen der Richtlinie über Verbraucherkredite (VerbrKrRL) sowie der Timesharing-Richtlinie (TimesharingRL), liegt seit dem 8. Oktober 2008 nunmehr auch der Entwurf einer Rahmenrichtlinie über die Rechte der Verbraucher (VRRL-E) vor. Danach sollen die bisherigen Richtlinien über Haustürgeschäfte (HaustürgeschäfteRL), Fernabsatzverträge (FARL), missbräuchliche Klauseln sowie Verbrauchsgüterkäufe vereinigt werden. Für das verbraucherschützende Widerrufsrecht ist damit zum einen die Herausbildung einheitlicher Kernelemente verbunden, zum anderen tritt es in Konkurrenz zu umfassenden Informationspflichten, die ebenfalls den Schutz des Verbrauchers vor dem unüberlegten Abschluss riskanter bzw. nachteiliger Verträge zum Ziel haben.
Angesichts dieser Entwicklung stellt sich im Folgenden die Frage nach der Zukunft des unionsrechtlichen Widerrufsrechts. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Klärung des Verhältnisses zu den verbraucherschützenden Informationspflichten. Dazu bedarf es zunächst der Herausarbeitung einheitlicher Kernelemente des Widerrufsrechts im vollharmonisierten Richtlinienrecht (II.) sowie einer Systematisierung der sekundärrechtlichen Informationspflichten im Anschluss eine kritische Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile beider Schutzinstrumente erfolgen kann (IV.).
In der biopharmazeutischen Industrie werden rekombinante Proteine und monoklonale Antikörper in Zellkulturfermentationen produziert, da nur humane oder tierische Zelllinien über die Fähigkeit der Glykosylierung verfügen. Um hohe Produktausbeuten in ausgezeichneter Qualität zu erzielen, ist eine funktionstüchtige Prozesskontrolle unerlässlich. Hierzu wurde in Kooperation mit der Firma Hitec Zang GmbH die HiSense Präzisionsabgasanalytik entwickelt, die auf Basis der vollautomatischen Ermittlung des Respirationsquotienten (RQ; Verhältnis vonKohlendioxidbildungsrate (CER) zu Sauerstoffaufnahmerate (OTR)) einen Fermentationsprozess nicht-invasiv überwacht. Der RQ kann in Hybridoma- und CHO-Zellen (s. Abb.) in sowohl serumhaltigen als auch serumfreien Medien erfolgreich ermittelt werden. Hier spiegeln die CER und die OTR das Wachstumsverhalten der kultivierten CHO-Zellen wider. Der RQ nimmt dabei Werte zwischen 0,9 und 1,2 an. Dies lässt auf verschiedene Stoffwechselaktivitäten schließen. Da die momentane industrielle Prozesskontrolle auf gemessenen Sauerstoffaufnahmeraten oder entsprechende Offline-Analytiken der Metaboliten basieren, soll durch die vollautomatische RQ-Ermittlung ein neues Verfahren zur Fermentationsüberwachung etabliert werden. Bisher war diese, in bakteriellen Kultivierungen standardisierte Methode, aufgrund der schwierigen CER-Berechnung bei Zellkulturen keine adäquate Alternative.
Die Konzernrechnungslegung
(2010)
Chalcogenide glass materials as membranes for potentiometric sensors for chemical analysis in solutions have been studied since more than 20 years. In this work, an electrolyte–insulator–semiconductor structure was combined with chalcogenide glass membranes prepared by means of the pulsed laser deposition technique. Depending on the membrane composition a selectivity to different ions (Cd2+ and Pb2+) is achieved. The different sensor membranes have been physically characterised using microscopy, ellipsometry, profilometry, atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS). The electrochemical behaviour has been investigated via capacitance/voltage (C/V) and constant capacitance (ConCap) measurements and results in a Cd2+ sensitivity of 23.1 ± 0.6 mV per decade in a linear range from 7 × 10−6 to 10−2 mol/l and 24.4 ± 0.5 mV per decade in a linear range from 5 × 10−6 to 10−2 mol/l for Pb2+, respectively.
A handheld sensor system for the online measurement of hydrogen peroxide (H2O2) in aseptic sterilisation processes has been developed. It is based on a calorimetric-type gas sensor that consists of a differential set-up of two temperature sensors, of which one is catalytically activated and the second one is passivated and used as reference. The sensor principle relies in detecting a rise in temperature on the active sensor due to the exothermic reaction of H2O2 on the catalytic surface. To characterise the sensor system towards H2O2 sensitivity and other influencing factors, measurements have been carried out both at an experimental set-up and a manufacturer's sterilisation machine. Physical sensor characterisation was done by means of the optical microscopy.
For more than a decade up to now there is an ongoing interest in small gas turbines downsized to micro-scale. With their high energy density they offer a great potential as a substitute for today’s unwieldy accumulators, found in a variety of applications like laptops, small tools etc. But micro-scale gas turbines could not only be used for generating electricity, they could also produce thrust for powering small unmanned aerial vehicles (UAVs) or similar devices. Beneath all the great design challenges with the rotating parts of the turbomachinery at this small scale, another crucial item is in fact the combustion chamber needed for a safe and reliable operation. With the so called regular micromix burning principle for hydrogen successfully downscaled in an initial combustion chamber prototype of 10 kW energy output, this paper describes a new design attempt aimed at the integration possibilities in a μ-scale gas turbine. For manufacturing the combustion chamber completely out of stainless steel components, a recuperative wall cooling was introduced to keep the temperatures in an acceptable range. Also a new way of an integrated ignition was developed. The detailed description of the prototype’s design is followed by an in depth report about the test results. The experimental investigations comprise a set of mass flow variations, coupled with a variation of the equivalence ratio for each mass flow at different inlet temperatures and pressures. With the data obtained by an exhaust gas analysis, a full characterisation concerning combustion efficiency and stability of the prototype chamber is possible. Furthermore the data show a full compliance with the expected operating requirements of the designated μ-scale gas turbine.
Design and initial performance of PlanTIS: a high-resolution positron emission tomograph for plants
(2010)
Positron emitters such as 11C, 13N and 18F and their labelled compounds are widely used in clinical diagnosis and animal studies, but can also be used to study metabolic and physiological functions in plants dynamically and in vivo. A very particular tracer molecule is 11CO2 since it can be applied to a leaf as a gas. We have developed a Plant Tomographic Imaging System (PlanTIS), a high-resolution PET scanner for plant studies. Detectors, front-end electronics and data acquisition architecture of the scanner are based on the ClearPET™ system. The detectors consist of LSO and LuYAP crystals in phoswich configuration which are coupled to position-sensitive photomultiplier tubes. Signals are continuously sampled by free running ADCs, and data are stored in a list mode format. The detectors are arranged in a horizontal plane to allow the plants to be measured in the natural upright position. Two groups of four detector modules stand face-to-face and rotate around the field-of-view. This special system geometry requires dedicated image reconstruction and normalization procedures. We present the initial performance of the detector system and first phantom and plant measurements.
The CellDrum technology (The term 'CellDrum technology' includes a couple of slightly different technological setups for measuring lateral mechanical tension in various types of cell monolayers or 3D-tissue constructs) was designed to quantify the contraction rate and mechanical tension of self-exciting cardiac myocytes. Cells were grown either within flexible, circular collagen gels or as monolayer on top of respective 1-mum thin silicone membranes. Membrane and cells were bulged outwards by air pressure. This biaxial strain distribution is rather similar the beating, blood-filled heart. The setup allowed presetting the mechanical residual stress level externally by adjusting the centre deflection, thus, mimicking hypertension in vitro. Tension was measured as oscillating differential pressure change between chamber and environment. A 0.5-mm thick collagen-cardiac myocyte tissue construct induced after 2 days of culturing (initial cell density 2 x 10(4) cells/ml), a mechanical tension of 1.62 +/- 0.17 microN/mm(2). Mechanical load is an important growth regulator in the developing heart, and the orientation and alignment of cardiomyocytes is stress sensitive. Therefore, it was necessary to develop the CellDrum technology with its biaxial stress-strain distribution and defined mechanical boundary conditions. Cells were exposed to strain in two directions, radially and circumferentially, which is similar to biaxial loading in real heart tissues. Thus, from a biomechanical point of view, the system is preferable to previous setups based on uniaxial stretching.
Objective: As high-field cardiac MRI (CMR) becomes more widespread the propensity of ECG to interference from electromagnetic fields (EMF) and to magneto-hydrodynamic (MHD) effects increases and with it the motivation for a CMR triggering alternative. This study explores the suitability of acoustic cardiac triggering (ACT) for left ventricular (LV) function assessment in healthy subjects (n=14). Methods: Quantitative analysis of 2D CINE steady-state free precession (SSFP) images was conducted to compare ACT’s performance with vector ECG (VCG). Endocardial border sharpness (EBS) was examined paralleled by quantitative LV function assessment. Results: Unlike VCG, ACT provided signal traces free of interference from EMF or MHD effects. In the case of correct Rwave recognition, VCG-triggered 2D CINE SSFP was immune to cardiac motion effects—even at 3.0 T. However, VCG-triggered 2D SSFP CINE imaging was prone to cardiac motion and EBS degradation if R-wave misregistration occurred. ACT-triggered acquisitions yielded LV parameters (end-diastolic volume (EDV), endsystolic volume (ESV), stroke volume (SV), ejection fraction (EF) and left ventricular mass (LVM)) comparable with those derived fromVCG-triggered acquisitions (1.5 T: ESVVCG=(56± 17) ml, EDVVCG=(151±32)ml, LVMVCG=(97±27) g, SVVCG=(94± 19)ml, EFVCG=(63±5)% cf. ESVACT= (56±18) ml, EDVACT=(147±36) ml, LVMACT=(102±29) g, SVACT=(91± 22) ml, EFACT=(62±6)%; 3.0 T: ESVVCG=(55±21) ml, EDVVCG=(151±32) ml, LVMVCG=(101±27) g, SVVCG=(96±15) ml, EFVCG=(65±7)% cf. ESVACT=(54±20) ml, EDVACT=(146±35) ml, LVMACT= (101±30) g, SVACT=(92±17) ml, EFACT=(64±6)%). Conclusions: ACT’s intrinsic insensitivity to interference from electromagnetic fields renders
As high-field cardiac MRI (CMR) becomes more widespread the propensity of ECG to distortions and mistriggering increases and with it the motivation for a cardiac triggering alternative. Hence, this study explores the suitability of acoustic cardiac triggering (ACT) for left ventricular (LV) function assessment in healthy subjects at 1.5T and 3.0T.
Comparison of intravenous immunoglobulins for naturally occurring autoantibodies against amyloid-β
(2010)
Intravenous immunoglobulins (IVIG) are currently used for therapeutic purposes in autoimmune disorders. Recently, we demonstrated the presence of naturally occurring antibodies against amyloid- β (nAbs-Aβ) within the pool of IVIG. In this study, we compared different brands of IVIG for nAbs-Aβ and have found differences in the specificity of the nAbs-Aβ towards Aβ1–40 and Aβ1–42 . We analyzed the influence of a pH-shift over the course of antibody storage using ELISA and investigated antibody dimerization at acidic and neutral pH as well as differences in the IgG subclass distributions among the IVIG using both HPLC and a nephelometric assay. Furthermore, we investigated the epitope region of purified nAbs-Aβ. The differences found in Aβ specificity are not directly proportionate to the binding nature of these antibodies when administered in vivo. This information, however, may serve as a guide when choosing the commercial source of IVIG for therapeutic applications in Alzheimer's disease
Molke fällt im Rahmen der Käseherstellung allein in Deutschland in Mengen von über 11 Mio. Tonnen jährlich an. Dieses Nebenprodukt wurde trotz seines Reichtums an Milchzucker und Proteinen lange Zeit kaum industriell weiterverarbeitet und stellte ein bedeutendes Problem bei der Abwasserreinigung dar. Derzeit kommen meist kosten- und reinigungsintensive Membranfiltrationsverfahren bei der Auftrennung von Molke in ihre Hauptkomponenten Lactose und Molkenprotein zum Einsatz. Die Produkte finden vorwiegend in der Nahrungsmittelindustrie Anwendung als Süßungsmittel, Proteinzusatz oder Texturbildner. Die Mehrheit des Proteins wird dabei als Konzentrat bzw. Proteinpulver verarbeitet. Wegen der antibakteriellen, antiviralen und weiteren wertvollen physiologischen Eigenschaften der Molkeproteine stellt eine weitere Aufreinigung der einzelnen Molkeproteine für die pharmazeutische Industrie einen naheliegenden zusätzlichen Wertschöpfungsschritt dar. In Kooperation mit der Süd Chemie AG wurde damit begonnen, ein Verfahren zu entwickeln, das kostengünstige mineralische Adsorbentien verwendet. Bisher konnte die Abtrennung von Lactose von den Molkenproteinen aus verdünntem Molkekonzentrat in einem Verfahrensschritt ohne Vorbehandlung des Rohstoffs erfolgreich realisiert werden. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit der Verbesserung der Proteinbindekapazitätund chromatographischen Proteinauftrennung sowie dem Upscaling zum direkten Einsatz von Molkekonzentrat ohne Vorverdünnung.
The objectives of the present work are to characterize the Gas Metal Arc Welding process of DP 600 sheet steel and to summarize the modelling techniques. The time-temperature evolution during the welding cycle was measured experimentally and modelled with the softwaretool SimWeld. To model the phase transformations during the welding cycle dilatometer tests were done to quantify the parameters for phase field modelling by MICRESS®. The important input parameters are interface mobility, nucleation density, etc. A contribution was made to include austenite to bainite transformation in MICRESS®. This is useful to predict the microstructure in the fast cooling segments. The phase transformation model is capable to predict the microstructure along the heating and cooling cycles of welding. Tensile tests have shown the evidence of failure at the heat affected zone, which has the ferrite-tempered martensite microstructure.
Objectives
Interest in cardiovascular magnetic resonance (CMR) at 7 T is motivated by the expected increase in spatial and temporal resolution, but the method is technically challenging. We examined the feasibility of cardiac chamber quantification at 7 T.
Methods
A stack of short axes covering the left ventricle was obtained in nine healthy male volunteers. At 1.5 T, steady-state free precession (SSFP) and fast gradient echo (FGRE) cine imaging with 7 mm slice thickness (STH) were used. At 7 T, FGRE with 7 mm and 4 mm STH were applied. End-diastolic volume, end-systolic volume, ejection fraction and mass were calculated.
Results
All 7 T examinations provided excellent blood/myocardium contrast for all slice directions. No significant difference was found regarding ejection fraction and cardiac volumes between SSFP at 1.5 T and FGRE at 7 T, while volumes obtained from FGRE at 1.5 T were underestimated. Cardiac mass derived from FGRE at 1.5 and 7 T was larger than obtained from SSFP at 1.5 T. Agreement of volumes and mass between SSFP at 1.5 T and FGRE improved for FGRE at 7 T when combined with an STH reduction to 4 mm.
Conclusions
This pilot study demonstrates that cardiac chamber quantification at 7 T using FGRE is feasible and agrees closely with SSFP at 1.5 T.