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Ocean Care ist eine politisch unabhängige Non-Profit-Organisation mit Sitz in der Schweiz. Sie setzt sich seit 1989 für den Schutz von Meeressäugern und deren Lebensraum ein. Seit 2011 ist Ocean Care außerdem UN-Sonderberaterin für Fragen im Meeresschutz. Da Ocean Care die Öffentlichkeit für das Thema Meeresschutz sensibilisieren möchte und ihre Arbeit durch Spenden finanziert wird, ist ein professionelles, vertrauenerweckendes Erscheinungsbild unerlässlich. Durch ein zeitgemäßes und seriöses Design, welches sich von anderen Organisationen abhebt, kann die Zielgruppe erweitert und die Bedeutsamkeit der Arbeit hervorgehoben werden. Das neue Erscheinungsbild beruht auf der Idee, dass sich die Informationen unter der Meeresoberfläche befinden. Die Linie, die den Meeresspiegel visualisiert, dient außerdem medienübergreifend als Orientierungshilfe.
Seit 2002 ist der Tierschutz fest im Grundgesetz verankert, jedoch herrscht immer noch ein enormes Ungleichgewicht bei der letztendlichen Durchsetzung gegenüber der Tiernutzungsinteressen. Die Nichteinhaltung des Tierschutzes stellt nicht nur aus Tierwohlsicht, sondern auch aus Klimaschutzgründen eine ernst zu nehmende Problematik dar, welche wir nur gemeinsam angehen können. Die Gesellschaft sollte sich über das eigene Konsumverhalten bewusst werden, gleichermaßen müssen auch überzeugende Alternativen aufgezeigt werden. Thematisch ist die Arbeit in drei Teile gegliedert. Die Geschichte, das Recht der Tiere und die Zukunftsaussichten stehen hier im Fokus. Wichtig ist es, den Istzustand neutral darzustellen, um die Fakten nicht zu harmonisieren. Die Publikation soll nicht abschrecken, vielmehr soll sie die Leser:innen motivieren, Dinge ändern zu wollen. Denn nur miteinander können wir friedlich „koexistieren“.
Digital start-ups are perceived as an engine for innovation and job promotor. While success factors for non-IT start-ups have already been extensively researched, this study sheds light on digital entrepreneurs, whose business model relies primarily on services based on digital technologies. Applying the Grounded Theory method, we identify relevant environmental success factors for digital entrepreneurs. The study’s research contribution is threefold. First, we provide 16 relevant and less relevant environmental success factors, which enables a comparison with prior identified factors. We found out that several prior environmental success factors, such as accessibility to transportation or the availability of land and facilities are less relevant for a digital entrepreneur. Second, we derive and discuss hypotheses for the influence of these factors on digital start-up success. Third, we present a theoretical model that lays the foundation for explaining the environmental influence on digital
entrepreneurship success.
This dissertation uses in first stage a macroeconomic investigation to examine the dependence, influence and corruption of socio-economic development through effects of sustainability and resource management. The conducted research found that the state's dependence on its citizens decreases when the state's sources of revenue are largely detached and independent of the citizens' financial resources. In this case, financial resources are taxes and duties provided by the citizens. One possible consequence is the restriction of state investment in its citizens. Both the qualitative literature review and the quantitative data analysis revealed a negative correlation between socio-economic development and the resource economy's share of GDP for the period under study. The microeconomic investigation was primarily conducted through an intensive literature review. It was shown that the rebound effect as such is already very well researched. However, it also became clear that avoidance strategies for the rebound effect and links to sustainability initiatives are scarce or non-existent. The need for a redesign of the impact analysis with regard to technological innovations and their influence on resource consumption and resource management has become clear on the basis of the present study. Further, emerging and developing countries in particular, which will be confronted in the foreseeable future not only with the fundamental problems of resource abundance in the overall economic context, but also with the issues of their sustainable use, should be confronted with these problems as early as possible in order to find solutions in a timely manner.
Menschliche Kommunikation ist geprägt von Sprichwörtern und Redewendungen. Von Generation zu Generation weitergegeben, spiegeln sie Lebenserfahrungen, Traditionen und Moralvorstellungen wider, die sich im Laufe der Zeit im allgemeinen Sprachgebrauch etabliert haben.
Redensarten werden von Menschen auf der ganzen Welt verwendet. Häufig stammen diese bildhaften Vergleiche aus dem Tierreich, was auf die lange gemeinsame Vergangenheit von Tier und Mensch zurückzuführen ist. Bis heute spielen Tiere eine besondere Rolle im Alltag vieler Menschen.
Die Ausdrücke, die in dem Sachbuch „Wie ein Stier im Porzellanladen“ illustrativ und textlich veranschaulicht werden, sind Redensarten über Tiere aus verschiedenen Zeiten, Sprachen und Ländern. Manche werden Lesenden bekannt vorkommen, andere öffnen den Blick für neue Ausdrucksweisen. Sie amüsieren in ihrer faszinierenden Vielfalt durch erfrischenden Humor. Das Buch offenbart auf unterhaltsame Weise, wie ähnlich die Gedanken der Menschen, die sich in spannenden Analogien zwischen Sprachen und Kulturen widerspiegeln, bei näherer Betrachtung eigentlich sind.
Der „Male Gaze“ bezeichnet das typische Erleben der Umwelt aus männlicher Perspektive und prägt in den sogenannten Mainstream-Medien die Gestaltung von Film, Fernsehen und Werbung. Dadurch werden von dargestellten Personen häufig die körperlichen Aspekte hervorgehoben. Im Gegensatz dazu gilt das weibliche Pendant, der „Female Gaze“, als besonders emotionsbetont. Weil Medien einen enormen Einfluss auf gesellschaftliches und individuelles Denken haben, stellt die Dominanz des „Male Gaze“ eine Unausgeglichenheit dar, die sich in verschiedenen Bereichen des gesellschaftlichen Lebens widerspiegelt. Deswegen möchte dieses Projekt die Medien um die weibliche Sichtweise erweitern und damit die dort transportierten Bilder diverser und ausgewogener machen. Die Fotografie fokussiert sich dabei auf die Gefühlswelt der Protagonistin, womit die Betrachter:Innen schrittweise in ihre Position hineinversetzt werden sollen. Mit Augen des Mitgefühls und eigenem Schönheitsbegriff lässt „Falling in love with the female gaze“ endlich auch die Frau zu Wort kommen.
Gastronomiebetriebe, insbesondere diese ohne zeitgemäße und durchdachte Konzepte wurden durch die Pandemie stark getroffen. Während große Fast-Food-Ketten bereits vor der Pandemie digitale Lösungen einsetzten, stehen nun auch andere Restaurantbetreiber:innen vor der Herausforderung der Digitalisierung. Gerade die Pandemie hat an dieser Stelle verdeutlicht, welche Restaurants ihre Prozesse im Sinne der User Experience durchdacht haben und welche nicht. Die Tisch-Stuhl-Kombination der „SUE“-Serie bietet Restaurants, smarte und elegante Gastronomiemöbel, die je nach Konzept in Materialität und Farbe frei anpassbar sind. Wandelbarkeit, Komfort und die Integration digitaler Lösungen sind die Kernkompetenzen und Anforderungen, die das Gastronomie-Interior in Zukunft erfüllen muss. Der smarte Bistrotisch und der wandelbare Stuhl der „SUE“-Serie zeigt einen digitalisierten und anpassbaren Lösungsansatz.
[NON]HUMAN
(2022)
"[NON]HUMAN“ ist ein 3D-animierter Kurzfilm, der in einer Zombieapokalypse spielt und sich mit dem Thema der Menschlichkeit befasst. Welche Taten können gerechtfertigt werden und welche nicht? Die Handlungsmöglichkeiten der Menschen im Zuge des Ausbruchs eines neuen Virus werfen viele moralische Fragen auf, mit denen zwischen den Zeilen gerungen wird. Denn in diesem Film bestimmen sie Leben und Tod.
Das Ziel dieser Arbeit war es, eine simple Geschichte spannend zu erzählen, indem das Publikum durch eindrucksstarke Bilder gefesselt wird. Dabei eröffnen 3D-Animationen neue Möglichkeiten, die insbesondere in den Aufnahmen der zerstörten Stadt zur Geltung kommen. Diese Arbeit zeigt spielerisch, wie sich mit etwas technischem Know-How auch ohne großem Budget hochwertige Filme drehen lässt, indem man das Potential smart ausschöpft.
"I Was Here!"
(2022)
Die Menschheit erlebt aktuell Zeiten drastischen Wandels. Deswegen könnte es wohltun, einen Blick in die Vergangenheit zu werfen und sich darauf zu besinnen, wo die Menschen herkommen, wer sie waren und was seitdem bereits erreicht wurde.
In dieser Grafiknovelle wird ein kleiner Steinzeitjunge namens Muami begleitet, der vor 35.000 Jahren die Vergänglichkeit des Lebens kennenlernt. Im Verlauf des folgenden Jahres erfindet er die Selbstverewigung in der Höhlenmalerei.
Mit seiner Figur soll aufgezeigt werden, dass die frühen Europäer eben keine primitiven Halbaffen, sondern intelligente und außerdem zutiefst kreative Menschen waren. Trotz ihrer rauen Umwelt waren ihre Sorgen und Freuden den unseren gar nicht so unähnlich. „I Was Here!“ ist ein Versuch, ein authentisches Porträt jener Menschen zu schaffen und dabei ihrer Welt, ihrem Leben und ihrer Kunst gerecht zu werden.
Migration und Integration sind weltweit zwei allseits aktuelle Themen. Umso wichtiger ist es, die Ankunft und Integration von Migrant:innen und Geflüchteten so anschaulich wie nur möglich zu gestalten. Die Zielsetzung der Arbeit „Cai – Your guide through Germany“ ist es eine digitale Anwendung in Form einer App zu konzipieren, die Geflüchtete und Migrant:innen in Deutschland während des Migrations- und Integrationsprozesses unterstützt. Dies gelingt durch das strukturierte und themenspezifische Herantragen von notwendigen Informationen, Organisation sowie Selbsthilfeangeboten an die unterschiedlichen Zielgruppen. Unter der Berücksichtigung des Migrationsgrundes und des Standortes wird eine Ausgangssituation geschaffen mit individuellen Bedürfnissen und Fragen, die es zu beantworten gilt. Während Nutzer:innen durch „Cai“ digital, selbstständig und schnell an Informationen gelangen, werden gleichzeitig Behörden und Anlaufstellen sowie ihre Leistungen und Schwerpunkte aufgeführt, die Betroffene bei weiteren Anliegen aufsuchen können, um Unterstützung zu erhalten. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit fokussiert sich das Projekt auf die Migrationsgruppe der Geflüchteten sowie ihre Fragen, Herausforderungen und Bedürfnisse in Deutschland.
Unterhaltungsgegenstände und ihre Add-Ons stellen für viele Menschen ein wichtiger Bestandteil eines ausgewogenen Lebens dar und sind somit nicht mehr aus klassischen Haushalten wegzudenken. Doch nicht jeder Menschen hat überhaupt Zugang zu ihnen, weil die Systeme meistens auf Durchschnittsbürger:Innen abgestimmt sind. Davon betroffen sind beispielsweise Menschen mit Blindheit und Seheinschränkung. Um das Angebot individueller zu gestalten, wurde diesem Projekt ein Home-Entertainment-System entwickelt, das eben genau auf die Bedürfnisse dieser Gruppe zugeschnitten ist. Für die bedienungsfreundliche Gestaltung wurde im gesamten Prozess besonders viel Wert auf die konkrete Lebensrealität von Blinden und Menschen mit Seheinschränkungen gelegt. Hier sollen mögliche Einschränkungen überwunden werden und sich möglichst den tatsächlichen Anforderungen in der Praxis anpassen.
Dazu musste zunächst ein umfassendes Verständnis des Krankheitsbildes geschult werden. Außerdem wurde ein Blick in den Alltag dieser Menschen geworfen. Welche Home-Entertainmentgeräte finden bereits im Wohnzimmer Platz und welche Komplikationen gibt es mit ihnen? Die breite Palette an Produkten gibt einen Eindruck davon, welche Funktionen ersetzt und welche Systeme gegebenenfalls miteinander verknüpft werden können.
Auf der Basis umfassender Recherche ist eine Fernbedienung entstanden, die sowohl per Sprachsteuerung als auch über physische Steuerung steuerbar ist. Zahlreiche taktile Elemente geben Orientierung bei der Nutzung und gewährleisten ein reibungsloses und handliches Nutzungserlebnis. Die Arbeit öffnet den Blick für andere Lebenswelten und plädiert für den Abbau von Barrieren für ein selbstbestimmteres Leben.
"Die Bachelorarbeit “Music of the Spheres” soll wissenschaftliche und künstlerische Elemente zum Thema “Klang der Planeten” in Form einer populärwissenschaftlichen Publikation versammeln. Seit Beginn der Menschheit fasziniert uns der Blick in den nächtlichen Sternenhimmel. Einher geht die Sehnsucht des Unbekannten, die unsere Fantasie beflügelt. Als auf die Erde gebundenen Lebewesens treibt uns der Drang, mehr über das Universum da draußen herauszufinden. Dieses Spannungsfeld zwischen Wissensdrang und Fantasie ist eine interessante Grundlage für die geplante Bachelorarbeit.
In der Bachelorarbeit sollen unsere Emotionen mit wissenschaftlichen Erkenntnissen verbunden werden. Für das menschliche Ohr ist die Klangwelt des Weltalls, verursacht durch die sich bewegenden Planeten, ohne Hilfsmittel nicht hörbar. Nach unseren bekannten physikalischen Erkenntnissen ist es im Weltraum komplett still, aufgrund des im All vorherrschenden Vakuums. Der Schall kann sich nicht wie auf der Erde über Schallwellen ausbreiten. In der Publikation soll der Klang der Planeten beschrieben bzw. dargestellt werden. Die wissenschaftshistorische Dimension soll aufgezeigt werden. So hat man sich zum Beispiel in der Antike musikalische und lyrische Bilder davon gemacht, wie sich der Klang des Weltalls und der Planeten anhören könnte. Weiterhin faszinierte diese Frage Künstler unterschiedlicher Epochen und Stilrichtungen, und ist bis heute ein Thema das Anlaß zu künstlerischem Schaffen gibt.
In Form einer Printpublikation soll die Bachelorarbeit historische Thesen und aktuelle wissenschaftliche Texte, Forschungsberichte und Klangdokumente zusammenbringen, literarische und musikalische Umsetzungen zum Thema aufzeigen, und mit wissenschaftlichem und künstlerisch-interpretativem Bildmaterial vereinen.
Um das Thema visuell zu veranschaulichen, sollen die Texte durch Bilder und Siebdrucke ergänzt werden. Selbst erstellte Siebdruck Experimente könnten mit- und ineinander verknüpft werden. Die Publikation weißt ein durchgehendes Gestaltungskonzept auf, welches Texte, Illustrationen und Bildmaterial als Einheit verknüpfen und wiedererkennbar machen. Ebenfalls ist die Auswahl der verwendeten Materialien und Verarbeitungstechniken, wie Druck, Bindung und Papier zu beachten. Neben dem Text- und Bildmaterial werden Klang-Beispiele eingebunden durch QR Codes. So kann der Leser den QR Code der Siebdrucke scannen, um den von der US-Weltraumorganisation NASA erstellten Klang des Planeten anzuhören. Oder ausgehend von wissenschaftlichem Bildmaterial kann der Leser per Scan eine musikalische Partition zum entsprechenden Planeten anhören.
Die angestrebte Zielgruppe besteht aus Wissenschafts- und Designaffinen Personen, die sich insbesondere für den Weltraum interessieren. Entsprechend soll die Gestaltung informativ und gleichzeitig zeitgenössisch sein, um Aufmerksamkeit zu erregen. Mit dem Inhalt der Publikation soll dem Leser gleichzeitig auch der Klang der Planeten hörbar zugänglich gemacht werden.
Die Arbeit „Modularität im Caravaning“ befasst sich mit der konzeptionellen und gestalterischen Ausarbeitung eines Interior-Systems nach dem Vorbild modularer Bauweise für die Anwendung in mobilen Reisewägen.
Das Projekt steht im Kontext einer Diskrepanz zwischen den unflexiblen Ausstattungen gängiger Reisewägen und den Nutzeranforderungen nach einer anpassungsfähigen Einrichtung.
Die Lebenszeit eines Wohnwagens liegt im Durchschnitt zwischen 25-30 Jahren. In dieser Zeitspanne durchlaufen die Nutzer unterschiedliche Lebensphasen, aus denen sich neue Nutzungsszenarien ergeben können. Die festverklebten und verschraubten Einrichtungen bestehender Caravankonzepte stehen einer flexiblen Umgestaltung des Innenraumes nach den Bedürfnissen der Nutzer jedoch entgegen und erschweren darüber hinaus Reparaturen und das Recycling am Produktlebensende.
Die Covid-19 Pandemie hat den Caravan-Trend weiterhin verstärkt. Die Digitalisierung und eine ortsungebundene Arbeit schafft neue Nutzungsszenarien in dem der Caravan als Office-Camper zum Einsatz kommt.
Das Interior-system „CAMO“ ermöglicht es Nutzern Veränderungen des Innenraumes vorzunehmen, indem Modulkörper gemäß einer Rasterung in dem Innenraum an Boden- und Wandschienen flexibel angeordnet und befestigt werden können.
Die Nutzer gewinnen mehr Autonomie in der Mitgestaltung des Umfeldes, indem er das Interior nach seinen Bedürfnissen anpassen kann. Die trennbaren Modulbaukörper aus recycelfähigen Materialien ermöglichen überdies eine verbesserte Reparierbarkeit und erleichtern die Zurückführung in den Stoffkreislauf am Produktlebensende.
Das modulare Interior-System „CAMO“ beantwortet das Bedürfnis nach einer flexiblen Inneneinrichtung, die sich an die wandelnden Nutzungsszenarien anpasst.
Bereits ein einziger prüfender Blick in einen klassischen Privathaushalt vermittelt einen ersten Eindruck davon, wie allgegenwärtig Kunststoff im menschlichen Leben ist.
Häufig übersehen wird dabei Mikroplastik, welches im Verhältnis zu seinen gravierenden Auswirkungen auf Mensch und Umwelt in der öffentlichen Diskussion bislang noch wenig Beachtung findet. Das führt dazu, dass die Problematik durch unaufgeklärten Konsum weiter angefacht wird.
Die Gestaltung des visuellen Magazins möchte über die Konsequenzen von Mikroplastik aufklären und das Bewusstsein über das persönliche Konsumverhalten schärfen.
Mithilfe kurzer Infotexte wird die Problematik aus der wissenschaftlichen Perspektive der Umweltorganisationen beleuchtet und durch ausgewählte Mikroskop-Aufnahmen illustriert. Hiermit werden unsichtbare Krisentreiber endlich sichtbar gemacht.
"THE DISTANCE" ist ein fiktionaler, dystopischer Kurzfilm, welcher sich mit dem Leben in einem diktatorischen Polizeistaat auseinandersetzt. Jegliche Art von Aufstand oder negativer Äußerung dem Staat gegenüber ist untersagt und wird hoch bestraft. Ziel dieser Arbeit ist es, die Zuschauer:innen zum Denken und zum Hinterfragen gesellschaftlicher Strukturen anzuregen. Durch passende Kostüme, Locations und Set-Design entsteht eine düstere und unbehagliche Atmosphäre. Die passende Musik und das Sounddesign unterstützen diese Atmosphäre und geben den Zuschauer:innen einen guten Einblick in diese neue Welt. Zuletzt stellt sich die Frage, ob Dystopien überhaupt noch fiktional sind oder doch schon zu unserer Realität geworden sind.
Purpose
In the determination of the measurement uncertainty, the GUM procedure requires the building of a measurement model that establishes a functional relationship between the measurand and all influencing quantities. Since the effort of modelling as well as quantifying the measurement uncertainties depend on the number of influencing quantities considered, the aim of this study is to determine relevant influencing quantities and to remove irrelevant ones from the dataset.
Design/methodology/approach
In this work, it was investigated whether the effort of modelling for the determination of measurement uncertainty can be reduced by the use of feature selection (FS) methods. For this purpose, 9 different FS methods were tested on 16 artificial test datasets, whose properties (number of data points, number of features, complexity, features with low influence and redundant features) were varied via a design of experiments.
Findings
Based on a success metric, the stability, universality and complexity of the method, two FS methods could be identified that reliably identify relevant and irrelevant influencing quantities for a measurement model.
Originality/value
For the first time, FS methods were applied to datasets with properties of classical measurement processes. The simulation-based results serve as a basis for further research in the field of FS for measurement models. The identified algorithms will be applied to real measurement processes in the future.
This paper considers a paired data framework and discusses the question of marginal homogeneity of bivariate high-dimensional or functional data. The related testing problem can be endowed into a more general setting for paired random variables taking values in a general Hilbert space. To address this problem, a Cramér–von-Mises type test statistic is applied and a bootstrap procedure is suggested to obtain critical values and finally a consistent test. The desired properties of a bootstrap test can be derived that are asymptotic exactness under the null hypothesis and consistency under alternatives. Simulations show the quality of the test in the finite sample case. A possible application is the comparison of two possibly dependent stock market returns based on functional data. The approach is demonstrated based on historical data for different stock market indices.
Acetoin and diacetyl have a major impact on the flavor of alcoholic beverages such as wine or beer. Therefore, their measurement is important during the fermentation process. Until now, gas chromatographic techniques have typically been applied; however, these require expensive laboratory equipment and trained staff, and do not allow for online monitoring. In this work, a capacitive electrolyte–insulator–semiconductor sensor modified with tobacco mosaic virus (TMV) particles as enzyme nanocarriers for the detection of acetoin and diacetyl is presented. The enzyme acetoin reductase from Alkalihalobacillus clausii DSM 8716ᵀ is immobilized via biotin–streptavidin affinity, binding to the surface of the TMV particles. The TMV-assisted biosensor is electrochemically characterized by means of leakage–current, capacitance–voltage, and constant capacitance measurements. In this paper, the novel biosensor is studied regarding its sensitivity and long-term stability in buffer solution. Moreover, the TMV-assisted capacitive field-effect sensor is applied for the detection of diacetyl for the first time. The measurement of acetoin and diacetyl with the same sensor setup is demonstrated. Finally, the successive detection of acetoin and diacetyl in buffer and in diluted beer is studied by tuning the sensitivity of the biosensor using the pH value of the measurement solution.
Inference on the basis of high-dimensional and functional data are two topics which are discussed frequently in the current statistical literature. A possibility to include both topics in a single approach is working on a very general space for the underlying observations, such as a separable Hilbert space. We propose a general method for consistently hypothesis testing on the basis of random variables with values in separable Hilbert spaces. We avoid concerns with the curse of dimensionality due to a projection idea. We apply well-known test statistics from nonparametric inference to the projected data and integrate over all projections from a specific set and with respect to suitable probability measures. In contrast to classical methods, which are applicable for real-valued random variables or random vectors of dimensions lower than the sample size, the tests can be applied to random vectors of dimensions larger than the sample size or even to functional and high-dimensional data. In general, resampling procedures such as bootstrap or permutation are suitable to determine critical values. The idea can be extended to the case of incomplete observations. Moreover, we develop an efficient algorithm for implementing the method. Examples are given for testing goodness-of-fit in a one-sample situation in [1] or for testing marginal homogeneity on the basis of a paired sample in [2]. Here, the test statistics in use can be seen as generalizations of the well-known Cramérvon-Mises test statistics in the one-sample and two-samples case. The treatment of other testing problems is possible as well. By using the theory of U-statistics, for instance, asymptotic null distributions of the test statistics are obtained as the sample size tends to infinity. Standard continuity assumptions ensure the asymptotic exactness of the tests under the null hypothesis and that the tests detect any alternative in the limit. Simulation studies demonstrate size and power of the tests in the finite sample case, confirm the theoretical findings, and are used for the comparison with concurring procedures. A possible application of the general approach is inference for stock market returns, also in high data frequencies. In the field of empirical finance, statistical inference of stock market prices usually takes place on the basis of related log-returns as data. In the classical models for stock prices, i.e., the exponential Lévy model, Black-Scholes model, and Merton model, properties such as independence and stationarity of the increments ensure an independent and identically structure of the data. Specific trends during certain periods of the stock price processes can cause complications in this regard. In fact, our approach can compensate those effects by the treatment of the log-returns as random vectors or even as functional data.
Cell spraying has become a feasible application method for cell therapy and tissue engineering approaches. Different devices have been used with varying success. Often, twin-fluid atomizers are used, which require a high gas velocity for optimal aerosolization characteristics. To decrease the amount and velocity of required air, a custom-made atomizer was designed based on the effervescent principle. Different designs were evaluated regarding spray characteristics and their influence on human adipose-derived mesenchymal stromal cells. The arithmetic mean diameters of the droplets were 15.4–33.5 µm with decreasing diameters for increasing gas-to-liquid ratios. The survival rate was >90% of the control for the lowest gas-to-liquid ratio. For higher ratios, cell survival decreased to approximately 50%. Further experiments were performed with the design, which had shown the highest survival rates. After seven days, no significant differences in metabolic activity were observed. The apoptosis rates were not influenced by aerosolization, while high gas-to-liquid ratios caused increased necrosis levels. Tri-lineage differentiation potential into adipocytes, chondrocytes, and osteoblasts was not negatively influenced by aerosolization. Thus, the effervescent aerosolization principle was proven suitable for cell applications requiring reduced amounts of supplied air. This is the first time an effervescent atomizer was used for cell processing.
Utilizing an appropriate enzyme immobilization strategy is crucial for designing enzyme-based biosensors. Plant virus-like particles represent ideal nanoscaffolds for an extremely dense and precise immobilization of enzymes, due to their regular shape, high surface-to-volume ratio and high density of surface binding sites. In the present work, tobacco mosaic virus (TMV) particles were applied for the co-immobilization of penicillinase and urease onto the gate surface of a field-effect electrolyte-insulator-semiconductor capacitor (EISCAP) with a p-Si-SiO₂-Ta₂O₅ layer structure for the sequential detection of penicillin and urea. The TMV-assisted bi-enzyme EISCAP biosensor exhibited a high urea and penicillin sensitivity of 54 and 85 mV/dec, respectively, in the concentration range of 0.1–3 mM. For comparison, the characteristics of single-enzyme EISCAP biosensors modified with TMV particles immobilized with either penicillinase or urease were also investigated. The surface morphology of the TMV-modified Ta₂O₅-gate was analyzed by scanning electron microscopy. Additionally, the bi-enzyme EISCAP was applied to mimic an XOR (Exclusive OR) enzyme logic gate.
Bacterial cellulose (BC) is a biopolymer produced by different microorganisms, but in biotechnological practice, Komagataeibacter xylinus is used. The micro- and nanofibrillar structure of BC, which forms many different-sized pores, creates prerequisites for the introduction of other polymers into it, including those synthesized by other microorganisms. The study aims to develop a cocultivation system of BC and prebiotic producers to obtain BC-based composite material with prebiotic activity. In this study, pullulan (PUL) was found to stimulate the growth of the probiotic strain Lactobacillus rhamnosus GG better than the other microbial polysaccharides gellan and xanthan. BC/PUL biocomposite with prebiotic properties was obtained by cocultivation of Komagataeibacter xylinus and Aureobasidium pullulans, BC and PUL producers respectively, on molasses medium. The inclusion of PUL in BC is proved gravimetrically by scanning electron microscopy and by Fourier transformed infrared spectroscopy. Cocultivation demonstrated a composite effect on the aggregation and binding of BC fibers, which led to a significant improvement in mechanical properties. The developed approach for “grafting” of prebiotic activity on BC allows preparation of environmentally friendly composites of better quality.
Electric flight has the potential for a more sustainable and energy-saving way of aviation compared to fossil fuel aviation. The electric motor can be used as a generator inflight to regenerate energy during descent. Three different approaches to regenerating with electric propeller powertrains are proposed in this paper. The powertrain is to be set up in a wind tunnel to determine the propeller efficiency in both working modes as well as the noise emissions. Furthermore, the planned flight tests are discussed. In preparation for these tests, a yaw stability analysis is performed with the result that the aeroplane is controllable during flight and in the most critical failure case. The paper shows the potential for inflight regeneration and addresses the research gaps in the dual role of electric powertrains for propulsion and regeneration of general aviation aircraft.
Direct methods comprising limit and shakedown analysis is a branch of computational mechanics. It plays a significant role in mechanical and civil engineering design. The concept of direct method aims to determinate the ultimate load bearing capacity of structures beyond the elastic range. For practical problems, the direct methods lead to nonlinear convex optimization problems with a large number of variables and onstraints. If strength and loading are random quantities, the problem of shakedown analysis is considered as stochastic programming. This paper presents a method so called chance constrained programming, an effective method of stochastic programming, to solve shakedown analysis problem under random condition of strength. In this our investigation, the loading is deterministic, the strength is distributed as normal or lognormal variables.
With the growing interest in small distributed sensors for the “Internet of Things”, more attention is being paid to energy harvesting techologies. Reducing or eliminating the need for external power sources or batteries make devices more self-sufficient, more reliable, and reduces maintenance requirements. The Wiegand effect is a proven technology for harvesting small amounts of electrical power from mechanical motion.
This work introduces a novel method for the detection of H₂O₂ vapor/aerosol of low concentrations, which is mainly applied in the sterilization of equipment in medical industry. Interdigitated electrode (IDE) structures have been fabricated by means of microfabrication techniques. A differential setup of IDEs was prepared, containing an active sensor element (active IDE) and a passive sensor element (passive IDE), where the former was immobilized with an enzymatic membrane of horseradish peroxidase that is selective towards H₂O₂. Changes in the IDEs’ capacitance values (active sensor element versus passive sensor element) under H₂O₂ vapor/aerosol atmosphere proved the detection in the concentration range up to 630 ppm with a fast response time (<60 s). The influence of relative humidity was also tested with regard to the sensor signal, showing no cross-sensitivity. The repeatability assessment of the IDE biosensors confirmed their stable capacitive signal in eight subsequent cycles of exposure to H₂O₂ vapor/aerosol. Room-temperature detection of H₂O₂ vapor/aerosol with such miniaturized biosensors will allow a future three-dimensional, flexible mapping of aseptic chambers and help to evaluate sterilization assurance in medical industry.
Auch in der allgemeinen Luftfahrt wäre es wünschenswert, die bereits vorhandenen Verbrennungsmotoren mit weniger CO₂-trächtigen Kraftstoffen als dem heute weit verbreiteten Avgas 100LL betreiben zu können. Es ist anzunehmen, dass im Vergleich die unter Normalbedingungen gasförmigen Kraftstoffe CNG, LPG oder LNG deutlich weniger Emissionen produzieren. Erforderliche Antriebssystemanpassungen wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts an der FH Aachen untersucht.
It was generally believed that coal sources are not favorable as live-in habitats for microorganisms due to their recalcitrant chemical nature and negligible decomposition. However, accumulating evidence has revealed the presence of diverse microbial groups in coal environments and their significant metabolic role in coal biogeochemical dynamics and ecosystem functioning. The high oxygen content, organic fractions, and lignin-like structures of lower-rank coals may provide effective means for microbial attack, still representing a greatly unexplored frontier in microbiology. Coal degradation/conversion technology by native bacterial and fungal species has great potential in agricultural development, chemical industry production, and environmental rehabilitation. Furthermore, native microalgal species can offer a sustainable energy source and an excellent bioremediation strategy applicable to coal spill/seam waters. Additionally, the measures of the fate of the microbial community would serve as an indicator of restoration progress on post-coal-mining sites. This review puts forward a comprehensive vision of coal biodegradation and bioprocessing by microorganisms native to coal environments for determining their biotechnological potential and possible applications.
In this study, an online multi-sensing platform was engineered to simultaneously evaluate various process parameters of food package sterilization using gaseous hydrogen peroxide (H₂O₂). The platform enabled the validation of critical aseptic parameters. In parallel, one series of microbiological count reduction tests was performed using highly resistant spores of B. atrophaeus DSM 675 to act as the reference method for sterility validation. By means of the multi-sensing platform together with microbiological tests, we examined sterilization process parameters to define the most effective conditions with regards to the highest spore kill rate necessary for aseptic packaging. As these parameters are mutually associated, a correlation between different factors was elaborated. The resulting correlation indicated the need for specific conditions regarding the applied H₂O₂ gas temperature, the gas flow and concentration, the relative humidity and the exposure time. Finally, the novel multi-sensing platform together with the mobile electronic readout setup allowed for the online and on-site monitoring of the sterilization process, selecting the best conditions for sterility and, at the same time, reducing the use of the time-consuming and costly microbiological tests that are currently used in the food package industry.
When confining pressure is low or absent, extensional fractures are typical, with fractures occurring on unloaded planes in rock. These “paradox” fractures can be explained by a phenomenological extension strain failure criterion. In the past, a simple empirical criterion for fracture initiation in brittle rock has been developed. But this criterion makes unrealistic strength predictions in biaxial compression and tension. A new extension strain criterion overcomes this limitation by adding a weighted principal shear component. The weight is chosen, such that the enriched extension strain criterion represents the same failure surface as the Mohr–Coulomb (MC) criterion. Thus, the MC criterion has been derived as an extension strain criterion predicting failure modes, which are unexpected in the understanding of the failure of cohesive-frictional materials. In progressive damage of rock, the most likely fracture direction is orthogonal to the maximum extension strain. The enriched extension strain criterion is proposed as a threshold surface for crack initiation CI and crack damage CD and as a failure surface at peak P. Examples show that the enriched extension strain criterion predicts much lower volumes of damaged rock mass compared to the simple extension strain criterion.
The subtilase family (S8), a member of the clan SB of serine proteases are ubiquitous in all kingdoms of life and fulfil different physiological functions. Subtilases are divided in several groups and especially subtilisins are of interest as they are used in various industrial sectors. Therefore, we searched for new subtilisin sequences of the family Bacillaceae using a data mining approach. The obtained 1,400 sequences were phylogenetically classified in the context of the subtilase family. This required an updated comprehensive overview of the different groups within this family. To fill this gap, we conducted a phylogenetic survey of the S8 family with characterised holotypes derived from the MEROPS database. The analysis revealed the presence of eight previously uncharacterised groups and 13 subgroups within the S8 family. The sequences that emerged from the data mining with the set filter parameters were mainly assigned to the subtilisin subgroups of true subtilisins, high-alkaline subtilisins, and phylogenetically intermediate subtilisins and represent an excellent source for new subtilisin candidates.
An improved and convenient ninhydrin assay for aminoacylase activity measurements was developed using the commercial EZ Nin™ reagent. Alternative reagents from literature were also evaluated and compared. The addition of DMSO to the reagent enhanced the solubility of Ruhemann's purple (RP). Furthermore, we found that the use of a basic, aqueous buffer enhances stability of RP. An acidic protocol for the quantification of lysine was developed by addition of glacial acetic acid. The assay allows for parallel processing in a 96-well format with measurements microtiter plates.
Wiegand-Modul
(2022)
Ein Wiegand-Modul (110;210;310) umfassend- eine Sensorspule (112;212;312),- einen ersten Wiegand-Draht (116a;216a;316a), der zumindest teilweise innerhalb der Sensorspule (112;212;312) angeordnet ist, und- einen zweiten Wiegand-Draht (116b;216b;316b), der zumindest teilweise innerhalb der Sensorspule (112;212;312) angeordnet ist und sich im Wesentlichen parallel zu dem ersten Wiegand-Draht (116a;216a;316a) erstreckt, ist bekannt.Um eine effiziente Ausnutzung der durch die Ummagnetisierung der Wiegand-Drähte (116a,116b;216a,216b;316a,316b) in die Sensorspule (112;212;312) induzierten elektrischen Energie zu ermöglichen, sind der erste Wiegand-Draht (116a;216a;316a) und der zweite Wiegand-Draht (116b;216b;316b) bezogen auf eine axiale Richtung der Sensorspule (112;212;312) versetzt zueinander angeordnet.
Atmospheric pressure plasma-jet treatment of PAN-nonwovens—carbonization of nanofiber electrodes
(2022)
Carbon nanofibers are produced from dielectric polymer precursors such as polyacrylonitrile (PAN). Carbonized nanofiber nonwovens show high surface area and good electrical conductivity, rendering these fiber materials interesting for application as electrodes in batteries, fuel cells, and supercapacitors. However, thermal processing is slow and costly, which is why new processing techniques have been explored for carbon fiber tows. Alternatives for the conversion of PAN-precursors into carbon fiber nonwovens are scarce. Here, we utilize an atmospheric pressure plasma jet to conduct carbonization of stabilized PAN nanofiber nonwovens. We explore the influence of various processing parameters on the conductivity and degree of carbonization of the converted nanofiber material. The precursor fibers are converted by plasma-jet treatment to carbon fiber nonwovens within seconds, by which they develop a rough surface making subsequent surface activation processes obsolete. The resulting carbon nanofiber nonwovens are applied as supercapacitor electrodes and examined by cyclic voltammetry and impedance spectroscopy. Nonwovens that are carbonized within 60 s show capacitances of up to 5 F g⁻¹.
Nanoparticles are recognized as highly attractive tunable materials for designing field-effect biosensors with enhanced performance. In this work, we present a theoretical model for electrolyte-insulator-semiconductor capacitors (EISCAP) decorated with ligand-stabilized charged gold nanoparticles. The charged AuNPs are taken into account as additional, nanometer-sized local gates. The capacitance-voltage (C–V) curves and constant-capacitance (ConCap) signals of the AuNP-decorated EISCAPs have been simulated. The impact of the AuNP coverage on the shift of the C–V curves and the ConCap signals was also studied experimentally on Al–p-Si–SiO₂ EISCAPs decorated with positively charged aminooctanethiol-capped AuNPs. In addition, the surface of the EISCAPs, modified with AuNPs, was characterized by scanning electron microscopy for different immobilization times of the nanoparticles.
Quantitative evaluation of health management designs for fuel cell systems in transport vehicles
(2022)
Focusing on transport vehicles, mainly with regard to aviation applications, this paper presents compilation and subsequent quantitative evaluation of methods aimed at building an optimum integrated health management solution for fuel cell systems. The methods are divided into two different main types and compiled in a related scheme. Furthermore, different methods are analysed and evaluated based on parameters specific to the aviation context of this study. Finally, the most suitable method for use in fuel cell health management systems is identified and its performance and suitability is quantified.
In general aviation, too, it is desirable to be able to operate existing internal combustion engines with fuels that produce less CO₂ than Avgas 100LL being widely used today It can be assumed that, in comparison, the fuels CNG, LPG or LNG, which are gaseous under normal conditions, produce significantly lower emissions. Necessary propulsion system adaptations were investigated as part of a research project at Aachen University of Applied Sciences.
This dataset was acquired at field tests of the steerable ice-melting probe "EnEx-IceMole" (Dachwald et al., 2014). A field test in summer 2014 was used to test the melting probe's system, before the probe was shipped to Antarctica, where, in international cooperation with the MIDGE project, the objective of a sampling mission in the southern hemisphere summer 2014/2015 was to return a clean englacial sample from the subglacial brine reservoir supplying the Blood Falls at Taylor Glacier (Badgeley et al., 2017, German et al., 2021).
The standardized log-files generated by the IceMole during melting operation include more than 100 operational parameters, housekeeping information, and error states, which are reported to the base station in intervals of 4 s. Occasional packet loss in data transmission resulted in a sparse number of increased sampling intervals, which where compensated for by linear interpolation during post processing. The presented dataset is based on a subset of this data: The penetration distance is calculated based on the ice screw drive encoder signal, providing the rate of rotation, and the screw's thread pitch. The melting speed is calculated from the same data, assuming the rate of rotation to be constant over one sampling interval. The contact force is calculated from the longitudinal screw force, which es measured by strain gauges. The used heating power is calculated from binary states of all heating elements, which can only be either switched on or off. Temperatures are measured at each heating element and averaged for three zones (melting head, side-wall heaters and back-plate heaters).
Having well-defined control strategies for fuel cells, that can efficiently detect errors and take corrective action is critically important for safety in all applications, and especially so in aviation. The algorithms not only ensure operator safety by monitoring the fuel cell and connected components, but also contribute to extending the health of the fuel cell, its durability and safe operation over its lifetime. While sensors are used to provide peripheral data surrounding the fuel cell, the internal states of the fuel cell cannot be directly measured. To overcome this restriction, Kalman Filter has been implemented as an internal state observer.
Other safety conditions are evaluated using real-time data from every connected sensor and corrective actions automatically take place to ensure safety. The algorithms discussed in this paper have been validated thorough Model-in-the-Loop (MiL) tests as well as practical validation at a dedicated test bench.
The development and operation of hybrid or purely electrically powered aircraft in regional air mobility is a significant challenge for the entire aviation sector. This technology is expected to lead to substantial advances in flight performance, energy efficiency, reliability, safety, noise reduction, and exhaust emissions. Nevertheless, any consumed energy results in heat or carbon dioxide emissions and limited electric energy storage capabilities suppress commercial use. Therefore, the significant challenges to achieving eco-efficient aviation are increased aircraft efficiency, the development of new energy storage technologies, and the optimization of flight operations. Two major approaches for higher eco-efficiency are identified: The first one, is to take horizontal and vertical atmospheric motion phenomena into account. Where, in particular, atmospheric waves hold exciting potential. The second one is the use of the regeneration ability of electric aircraft. The fusion of both strategies is expected to improve efficiency. The objective is to reduce energy consumption during flight while not neglecting commercial usability and convenient flight characteristics. Therefore, an optimized control problem based on a general aviation class aircraft has to be developed and validated by flight experiments. The formulated approach enables a development of detailed knowledge of the potential and limitations of optimizing flight missions, considering the capability of regeneration and atmospheric influences to increase efficiency and range.
A method for the integrated extraction and separation of fatty acids from algae using supercritical CO2 is presented. Desmodesmus obliquus and Chlorella sorokiniana were used as algae. First, a method for chromatographic separation of fatty acids of different degrees of saturation was established and optimized. Then, an integrated method for supercritical extraction was developed for both algal species. It was also verified whether prior cell disruption was beneficial for extraction. In developing the method for chromatographic separation, statistical experimental design was used to determine the optimal parameter settings. The methanol content in the mobile phase proved to be the most important parameter for successful separation of the three unsaturated fatty acids oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid. Supercritical extraction with dried algae showed that about four times more fatty acids can be extracted from C. sorokiniana relative to the dry mass used.
In proton therapy, the dose from secondary neutrons to the patient can contribute to side effects and the creation of secondary cancer. A simple and fast detection system to distinguish between dose from protons and neutrons both in pretreatment verification as well as potentially in vivo monitoring is needed to minimize dose from secondary neutrons. Two 3 mm long, 1 mm diameter organic scintillators were tested for candidacy to be used in a proton–neutron discrimination detector. The SCSF-3HF (1500) scintillating fibre (Kuraray Co. Chiyoda-ku, Tokyo, Japan) and EJ-260 plastic scintillator (Eljen Technology, Sweetwater, TX, USA) were irradiated at the TRIUMF Neutron Facility and the Proton Therapy Research Centre. In the proton beam, we compared the raw Bragg peak and spread-out Bragg peak response to the industry standard Markus chamber detector. Both scintillator sensors exhibited quenching at high LET in the Bragg peak, presenting a peak-to-entrance ratio of 2.59 for the EJ-260 and 2.63 for the SCSF-3HF fibre, compared to 3.70 for the Markus chamber. The SCSF-3HF sensor demonstrated 1.3 times the sensitivity to protons and 3 times the sensitivity to neutrons as compared to the EJ-260 sensor. Combined with our equations relating neutron and proton contributions to dose during proton irradiations, and the application of Birks’ quenching correction, these fibres provide valid candidates for inexpensive and replicable proton-neutron discrimination detectors
We present a concise mini overview on the approaches to the disposal of nuclear waste currently used or deployed. The disposal of nuclear waste is the end point of nuclear waste management (NWM) activities and is the emplacement of waste in an appropriate facility without the intention to retrieve it. The IAEA has developed an internationally accepted classification scheme based on the end points of NWM, which is used as guidance. Retention times needed for safe isolation of waste radionuclides are estimated based on the radiotoxicity of nuclear waste. Disposal facilities usually rely on a multi-barrier defence system to isolate the waste from the biosphere, which comprises the natural geological barrier and the engineered barrier system. Disposal facilities could be of a trench type, vaults, tunnels, shafts, boreholes, or mined repositories. A graded approach relates the depth of the disposal facilities’ location with the level of hazard. Disposal practices demonstrate the reliability of nuclear waste disposal with minimal expected impacts on the environment and humans.
Am Lehr- und Forschungsgebiet Holzbau der Fachhochschule Aachen wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens „Nachhaltige Standardbrücken in Holzbauweise“ Standardtypen für Geh- und Radwegbrücken entwickelt. Die Brücken sind durch konsequente Umsetzungen von Maßnahmen des konstruktiven Holzschutzes für eine Nutzung von mehr als 80~Jahren konzipiert. Innovative Lösungen für Bauteile und Anschlüsse sowie Materialalternativen im Bereich des Belages und der Geländer ermöglichen eine wartungsarme Konstruktion und tragen somit zur Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit bei.
Um den Einsatz der entwickelten Standardbrückentypen in der Praxis zu erleichtern, wurden Leistungsverzeichnisse, Musterstatiken, Musterzeichnungen und umfangreiche Detailkataloge als Unterstützung für Planer und Bauherren erstellt. Damit die Randbedingungen für eine lange Lebensdauer während der Nutzung der Brücke erhalten bleiben, wurden Leitfäden für die Pflege und Wartung sowie für die Brückenprüfung erarbeitet. Der Beitrag gibt Einblicke in das Forschungsvorhaben und seine Resultate.
Benchmarking of various LiDAR sensors for use in self-driving vehicles in real-world environments
(2022)
Abstract
In this paper, we report on our benchmark results of the LiDAR sensors Livox Horizon, Robosense M1, Blickfeld Cube, Blickfeld Cube Range, Velodyne Velarray H800, and Innoviz Pro. The idea was to test the sensors in different typical scenarios that were defined with real-world use cases in mind, in order to find a sensor that meet the requirements of self-driving vehicles. For this, we defined static and dynamic benchmark scenarios. In the static scenarios, both LiDAR and the detection target do not move during the measurement. In dynamic scenarios, the LiDAR sensor was mounted on the vehicle which was driving toward the detection target. We tested all mentioned LiDAR sensors in both scenarios, show the results regarding the detection accuracy of the targets, and discuss their usefulness for deployment in self-driving cars.