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Microwave Kinetic Inductance Detectors have great potential for large very sensitive detector arrays for use in, for example, ground and spaced based sub?mm imaging. Being intrinsically readout in the frequency domain, they are particularly suited for frequency domain multiplexing allowing 1000s of devices to be readout with one pair of coaxial cables. However, this moves the complexity of the detector from the cryogenics to the warm electronics. We present the use of a readout based on a Fast Fourier transform Spectrometer, showing no deterioration of the noise performance compared to low noise analog mixing while allowing high multiplexing ratios (>100). We present use of this technique to multiplex 44 MKIDs, while this and similar setups are regularly now being used in our array development. This development will help the realization of large cameras, particularly in the short term for ground based astronomy.
Das autonome Fahren wird die Mobilität revolutionieren. Um die Auswirkung der Vollautomation auf dieEigenschaften der Verkehrsmittel und die Präferenzen der Nutzer besser zu verstehen, haben wir dieNutzenwerte neuen Verkehrsmodi im Vergleich zu den bestehenden Verkehrsmodi analysiert und imRahmen einer Online-Umfrage von potentiellen Nutzern in Form eines vollständigen Paarvergleichsbewerten lassen. Die Studie zeigt, dass der Privat-PKW, unabhängig davon ob traditionell odervollautomatisiert, zwar nach wie vor das präferierte Verkehrsmittel ist, im direkten Vergleich das Carsharingjedoch viel stärker von der Vollautomation profitiert. Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass dasvollautomatisierte Carsharing verstärkt in Konkurrenz zum ÖPNV tritt.
Nachhaltige und zukunftsfähige Mobilität in Städten kann langfristig nur durch die aktive Partizipation ihrer Bürger und Institutionen erreicht werden. Betriebliches Mobilitätsmanagement (BMM) kann dabei einen positiven Beitrag im Hinblick auf Umwelt, Gesundheit und Kosten leisten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Wahrnehmung gesundheitlicher und finanzieller Wertschöpfungsaspekte des BMM. Im Rahmen des Forschungsprojekts Betriebe lösen Verkehrsprobleme werden Mobilitätsverhalten und Maßnahmen der Betrieblichen Gesundheitsförderung (BFG) in Bonner Betrieben untersucht. Folgenden Aspekten wird besondere Beachtung geschenkt: Bedeutung Betrieblicher Gesundheitsförderung in Bonner Betrieben, Mobilitätsverhalten von Arbeitnehmern auf dem Weg zur Dienststelle, Wahrnehmung eines unmittelbaren Zusammenhangs zwischen körperlicher Aktivität und Gesundheit bzw. krankheitsbedingter Kosten und Umsatzeinbußen durch Bewegungsmangel. Die Analyse resultiert auf der Basis einer schriftlichen Befragung von 178 Unternehmen, einer Online-Umfrage von 1.341 Mitarbeitern aus 14 Unternehmen sowie auf persönlichen Interviews mit 22 Betriebsleitern bzw. Mobilitäts- und Gesundheitsbeauftragten. Die Ergebnisse der Studie machen sowohl Handlungsbedarf als auch Optimierungspotentiale im Bereich BMM auf Betriebsseite deutlich. Kostensimulationen zeigen darüber hinaus auf, dass durch die Implementierung von BGF-Maßnahmen, explizit der Förderung von Bewegung, auf betriebs- und volkswirtschaftlicher Seite beachtliche Kosten im Gesundheitsbereich eingespart sowie höhere Gewinne im Unternehmen erzielt werden können.
In diesem Artikel wird darüber berichtet, ob die Glaubwürdigkeit von Avataren als mögliches Modulationskriterium für die virtuelle Expositionstherapie von Agoraphobie in Frage kommt. Dafür werden mehrere Glaubwürdigkeitsstufen für Avatare, die hypothetisch einen Einfluss auf die virtuelle Expositionstherapie von Agoraphobie haben könnten sowie ein potentielles Expositionsszenario entwickelt. Die Arbeit kann innerhalb einer Studie einen signifikanten Einfluss der Glaubwürdigkeitsstufen auf Präsenz, Kopräsenz und Realismus aufzeigen.
Cytokine-induced killer (CIK) cells are an ex vivo expanded heterogeneous cell population with an enriched NK-T phenotype (CD3+CD56+). Due to the convenient and relatively inexpensive expansion capability, together with low incidence of graft versus host disease (GVHD) in allogeneic cancer patients, CIK cells are a promising candidate for immunotherapy. It is well known that natural killer group 2D (NKG2D) plays an important role in CIK cell-mediated antitumor activity; however, it remains unclear whether its engagement alone is sufficient or if it requires additional co-stimulatory signals to activate the CIK cells. Likewise, the role of 2B4 has not yet been identified in CIK cells. Herein, we investigated the individual and cumulative contribution of NKG2D and 2B4 in the activation of CIK cells. Our analysis suggests that (a) NKG2D (not 2B4) is implicated in CIK cell (especially CD3+CD56+ subset)-mediated cytotoxicity, IFN-γ secretion, E/T conjugate formation, and degranulation; (b) NKG2D alone is adequate enough to induce degranulation, IFN-γ secretion, and LFA-1 activation in CIK cells, while 2B4 only provides limited synergy with NKG2D (e.g., in LFA-1 activation); and (c) NKG2D was unable to costimulate CD3. Collectively, we conclude that NKG2D engagement alone suffices to activate CIK cells, thereby strengthening the idea that targeting the NKG2D axis is a promising approach to improve CIK cell therapy for cancer patients. Furthermore, CIK cells exhibit similarities to classical invariant natural killer (iNKT) cells with deficiencies in 2B4 stimulation and in the costimulation of CD3 with NKG2D. In addition, based on the current data, the divergence in receptor function between CIK cells and NK (or T) cells can be assumed, pointing to the possibility that molecular modifications (e.g., using chimeric antigen receptor technology) on CIK cells may need to be customized and optimized to maximize their functional potential.
Structure-activity relationships of thiostrepton derivatives: implications for rational drug design
(2014)
Healing of large bone defects requires implants or scaffolds that provide structural guidance for cell growth, differentiation, and vascularization. In the present work, an agarose-hydroxyapatite composite scaffold was developed that acts not only as a 3D matrix, but also as a release system. Hydroxyapatite (HA) was incorporated into the agarose gels in situ in various ratios by a simple procedure consisting of precipitation, cooling, washing, and drying. The resulting gels were characterized regarding composition, porosity, mechanical properties, and biocompatibility. A pure phase of carbonated HA was identified in the scaffolds, which had pore sizes of up to several hundred micrometers. Mechanical testing revealed elastic moduli of up to 2.8 MPa for lyophilized composites. MTT testing on Lw35human mesenchymal stem cells (hMSCs) and osteosarcoma MG-63 cells proved the biocompatibility of the scaffolds. Furthermore, scaffolds were loaded with model drug compounds for guided hMSC differentiation. Different release kinetic models were evaluated for adenosine 5′-triphosphate (ATP) and suramin, and data showed a sustained release behavior over four days.
Recent approaches in scaffold engineering for bone defects feature hybrid hydrogels made of a polymeric network (retains water and provides light and porous structures) and inorganic ceramics (add mechanical strength and improve cell-adhesion). Innovative scaffold materials should also induce bone tissue formation and incorporation of stem cells (osteogenic differentiation) and/or growth factors (inducing/supporting differentiation). Recently, purinergic P2X and P2Y receptors have been found to significantly influence the osteogenic differentiation process of human mesenchymal stem cells (hMSC). (1) Aim of this work is to develop polysaccharide (PS) composites to be used as scaffolds containing complementary receptor ligands to enable guided stem cell differentiation towards bone formation.
Bone tissue engineering is an ever-changing, rapidly evolving, and highly interdisciplinary field of study, where scientists try to mimic natural bone structure as closely as possible in order to facilitate bone healing. New insights from cell biology, specifically from mesenchymal stem cell differentiation and signaling, lead to new approaches in bone regeneration. Novel scaffold and drug release materials based on polysaccharides gain increasing attention due to their wide availability and good biocompatibility to be used as hydrogels and/or hybrid components for drug release and tissue engineering. This article reviews the current state of the art, recent developments, and future perspectives in polysaccharide-based systems used for bone regeneration.
Renewable resources are gaining increasing interest as a source for environmentally benign biomaterials, such as drug encapsulation/release compounds, and scaffolds for tissue engineering in regenerative medicine. Being the second largest naturally abundant polymer, the interest in lignin valorization for biomedical utilization is rapidly growing. Depending on its resource and isolation procedure, lignin shows specific antioxidant and antimicrobial activity. Today, efforts in research and industry are directed toward lignin utilization as a renewable macromolecular building block for the preparation of polymeric drug encapsulation and scaffold materials. Within the last five years, remarkable progress has been made in isolation, functionalization and modification of lignin and lignin-derived compounds. However, the literature so far mainly focuses lignin-derived fuels, lubricants and resins. The purpose of this review is to summarize the current state of the art and to highlight the most important results in the field of lignin-based materials for potential use in biomedicine (reported in 2014⁻2018). Special focus is placed on lignin-derived nanomaterials for drug encapsulation and release as well as lignin hybrid materials used as scaffolds for guided bone regeneration in stem cell-based therapies.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zunächst neuartige ionische Agarosederivate synthetisiert und anschließend umfassend charakterisiert. Anionische Agarosesulfate mit einer regioselektiven Derivatisierung in Position G6 wurden durch homogene Umsetzung in ionischer Flüssigkeit erhalten. Kationische Agarosecarbamate mit einstellbarem Funktionalisierungsgrad waren durch einen zweistufigen Syntheseansatz zugänglich. Hierzu wurden zunächst Agarosephenylcarbonate in einer homogenen Synthese hergestellt, im Anschluss folgte eine Aminolyse zu den gewünschten funktionalen Agarosederivaten. Die ionischen Agarosederivate waren bereits bei geringen Funktionalisierungsgraden vollständig löslich in Wasser. Damit war es möglich, Alginatmikrokapseln polyelektrolytisch zu beschichten und diese als Träger für eine kontrollierte Wirkstofffreisetzung zu verwenden. Ebenfalls konnten Kompositgele aus Agarose, Hydroxyapatit und Agarosederivaten hergestellt und charakterisiert werden. Im zweiten Teil wurden sowohl die Kompositträgermaterialien als auch die Alginatmikrokapseln mit vier verschiedenen Modellwirkstoffen (ATP, Suramin, Methylenblau und A740003) beladen und die Wirkstofffreisetzung über einen Zeitraum von zwei Wochen untersucht. Für die ionischen Modellwirkstoffe erwiesen sich Kompositträgermaterialien mit ionischem Agarosederivat, die beschichteten Mikrokapseln sowie die Kombination aus Komposit und Kapseln als effektiv, um die Freisetzung auf bis zu 40% zu verlangsamen. Für die schlecht wasserlösliche Substanz A740003, ein Rezeptorligand für die osteogene Differenzierung von Stammzellen, wurde eine stark verzögerte Freisetzung aus Polyelektrolytemikrokapseln festgestellt. Mithilfe von literaturbekannten und neu entwickelten Anpassungsmodellen gelang es, die Diffusion als Hauptmechanismus der Wirkstofffreisetzung zu identifizieren und die Freisetzungskurven mathematisch akkurat zu beschreiben und daraus Rückschlüsse über die einzelnen Phasen der Freisetzung zu ziehen.
Polyether and polyether/ester based TPU (thermoplastic polyurethanes) were investigated with wide-angle XRD (X-ray diffraction) and SAXS (small angle X-ray scattering). Furthermore, SAXS measurements were performed in the temperature range of 30 °C to 130 °C. Polyether based polymers exhibit only one broad diffraction signal in a region of 2 θ 15° to 25°. In case of polyurethanes with ether/ester modification, the broad diffraction signal arises with small sharp diffraction signals. SAXS measurements of polymers reveal the size and shape of the crystalline zones of the polymer. Between 30 °C and 130 °C the size of the crystalline zone changes significantly. The size decreases in most of investigated TPU. In the case of Desmopan 9365D an increase of the particle size was observed.
Temperature Dependency of Morphological Structure of Thermoplastic Polyurethane using WAXS and SAXS
(2016)
Polyurethanes achieved an exceptional position among the most important organic polymers due to their highly specific technological application areas. Polyurethanes represent a polyaddition product of isocyanate and diols. In terms of their enormous industrial importance, the chemistry of isocyanates has been extensively studied.
Approximately 45% of global greenhouse gas emissions are caused by the construction and use of buildings. Thermal insulation of buildings in the current context of climate change is a well-known strategy to improve the energy efficiency of buildings. The development of renewable insulation material can overcome the drawbacks of widely used insulation systems based on polystyrene or mineral wool. This study analyzes the sustainability and thermal conductivity of new insulation materials made of Miscanthus x giganteus fibers, foaming agents, and alkali-activated fly ash binder. Life cycle assessments (LCA) are necessary to perform benchmarking of environmental impacts of new formulations of geopolymer-based insulation materials. The global warming potential (GWP) of the product is primarily determined by the main binder component sodium silicate. Sodium silicate's CO2 emissions depend on local production, transportation, and energy consumption. The results, which have been published during recent years, vary in a wide range from 0.3 kg to 3.3 kg CO2-eq. kg-1. The overall GWP of the insulation system based on Miscanthus fibers, with properties according to current thermal insulation regulations, reaches up to 95% savings of CO2 emissions compared to conventional systems. Carbon neutrality can be achieved through formulations containing raw materials with carbon dioxide emissions and renewable materials with negative GWP, thus balancing CO2 emissions.
Möglichkeiten und Grenzen der Baustoffanalytik und anwendungstechnische Prüfungen an Objekten
(2018)
Untersuchungen zum Einfluss von chemischen Aktivatoren und Templaten auf die Zementhydratation
(2018)
The clear-sky radiative effect of aerosol-radiation interactions is of relevance for our understanding of the climate system. The influence of aerosol on the surface energy budget is of high interest for the renewable energy sector. In this study, the radiative effect is investigated in particular with respect to seasonal and regional variations for the region of Germany and the year 2015 at the surface and top of atmosphere using two complementary approaches.
First, an ensemble of clear-sky models which explicitly consider aerosols is utilized to retrieve the aerosol optical depth and the surface direct radiative effect of aerosols by means of a clear sky fitting technique. For this, short-wave broadband irradiance measurements in the absence of clouds are used as a basis. A clear sky detection algorithm is used to identify cloud free observations. Considered are measurements of the shortwave broadband global and diffuse horizontal irradiance with shaded and unshaded pyranometers at 25 stations across Germany within the observational network of the German Weather Service (DWD). Clear sky models used are MMAC, MRMv6.1, METSTAT, ESRA, Heliosat-1, CEM and the simplified Solis model. The definition of aerosol and atmospheric characteristics of the models are examined in detail for their suitability for this approach.
Second, the radiative effect is estimated using explicit radiative transfer simulations with inputs on the meteorological state of the atmosphere, trace-gases and aerosol from CAMS reanalysis. The aerosol optical properties (aerosol optical depth, Ångström exponent, single scattering albedo and assymetrie parameter) are first evaluated with AERONET direct sun and inversion products. The largest inconsistency is found for the aerosol absorption, which is overestimated by about 0.03 or about 30 % by the CAMS reanalysis. Compared to the DWD observational network, the simulated global, direct and diffuse irradiances show reasonable agreement within the measurement uncertainty. The radiative kernel method is used to estimate the resulting uncertainty and bias of the simulated direct radiative effect. The uncertainty is estimated to −1.5 ± 7.7 and 0.6 ± 3.5 W m−2 at the surface and top of atmosphere, respectively, while the annual-mean biases at the surface, top of atmosphere and total atmosphere are −10.6, −6.5 and 4.1 W m−2, respectively.
The retrieval of the aerosol radiative effect with the clear sky models shows a high level of agreement with the radiative transfer simulations, with an RMSE of 5.8 W m−2 and a correlation of 0.75. The annual mean of the REari at the surface for the 25 DWD stations shows a value of −12.8 ± 5 W m−2 as average over the clear sky models, compared to −11 W m−2 from the radiative transfer simulations. Since all models assume a fixed aerosol characterisation, the annual cycle of the aerosol radiation effect cannot be reproduced. Out of this set of clear sky models, the largest level of agreement is shown by the ESRA and MRMv6.1 models.
The clear-sky radiative effect of aerosol–radiation interactions is of relevance for our understanding of the climate system. The influence of aerosol on the surface energy budget is of high interest for the renewable energy sector. In this study, the radiative effect is investigated in particular with respect to seasonal and regional variations for the region of Germany and the year 2015 at the surface and top of atmosphere using two complementary approaches.
First, an ensemble of clear-sky models which explicitly consider aerosols is utilized to retrieve the aerosol optical depth and the surface direct radiative effect of aerosols by means of a clear-sky fitting technique. For this, short-wave broadband irradiance measurements in the absence of clouds are used as a basis. A clear-sky detection algorithm is used to identify cloud-free observations. Considered are measurements of the short-wave broadband global and diffuse horizontal irradiance with shaded and unshaded pyranometers at 25 stations across Germany within the observational network of the German Weather Service (DWD). The clear-sky models used are the Modified MAC model (MMAC), the Meteorological Radiation Model (MRM) v6.1, the Meteorological–Statistical solar radiation model (METSTAT), the European Solar Radiation Atlas (ESRA), Heliosat-1, the Center for Environment and Man solar radiation model (CEM), and the simplified Solis model. The definition of aerosol and atmospheric characteristics of the models are examined in detail for their suitability for this approach.
Second, the radiative effect is estimated using explicit radiative transfer simulations with inputs on the meteorological state of the atmosphere, trace gases and aerosol from the Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) reanalysis. The aerosol optical properties (aerosol optical depth, Ångström exponent, single scattering albedo and asymmetry parameter) are first evaluated with AERONET direct sun and inversion products. The largest inconsistency is found for the aerosol absorption, which is overestimated by about 0.03 or about 30 % by the CAMS reanalysis. Compared to the DWD observational network, the simulated global, direct and diffuse irradiances show reasonable agreement within the measurement uncertainty. The radiative kernel method is used to estimate the resulting uncertainty and bias of the simulated direct radiative effect. The uncertainty is estimated to −1.5 ± 7.7 and 0.6 ± 3.5 W m−2 at the surface and top of atmosphere, respectively, while the annual-mean biases at the surface, top of atmosphere and total atmosphere are −10.6, −6.5 and 4.1 W m−2, respectively.
The retrieval of the aerosol radiative effect with the clear-sky models shows a high level of agreement with the radiative transfer simulations, with an RMSE of 5.8 W m−2 and a correlation of 0.75. The annual mean of the REari at the surface for the 25 DWD stations shows a value of −12.8 ± 5 W m−2 as the average over the clear-sky models, compared to −11 W m−2 from the radiative transfer simulations. Since all models assume a fixed aerosol characterization, the annual cycle of the aerosol radiation effect cannot be reproduced. Out of this set of clear-sky models, the largest level of agreement is shown by the ESRA and MRM v6.1 models.
The Project SupraMetall: Towards Commercial Fabrication of High-Temperature Superconducting Tapes
(2014)
Bei der Übertragung und Speicherung von Daten ist es eine wesentliche Frage, inwieweit die Daten komprimiert werden können, ohne dass deren Informationsgehalt verloren geht.
Ein Maß für den Informationsgehalt von Daten ist also von grundlegender Bedeutung. Vor etwa siebzig Jahren hat C. E. Shannon ein solches Maß eingeführt und damit das Lehr- und Forschungsgebiet der Informationstheorie begründet, welches seit dem bis heute hin wesentlich zur Konzeption und Realisierung von Informationsund Kommunikationstechnologien beigetragen hat. Etwa zwanzig Jahre später hat A. N. Kolmogorov ein anderes Maß für den Informationsgehalt von Daten eingeführt. Während die Shannonsche Informationstheorie zum Curriculum von mathematischen, informatischen und elektrotechnischen Studiengängen gehört, ist die Algorithmische Informationstheorie von Kolmogorov weit weniger bekannt und eher Gegenstand von speziellen Lehrveranstaltungen.
Seit einigen Jahren nimmt allerdings die Beschäftigung mit dieser Theorie zu, zumal in der einschlägigen Literatur von erfolgreichen praktischen Anwendungen der Theorie berichtet wird. Die vorliegende Arbeit gibt eine Einführung in grundlegende Ideen dieser Theorie und beschreibt deren Anwendungsmöglichkeiten bei einigen ausgewählten Problemstellungen der Theoretischen Informatik.
Die Ausarbeitung kann als Skript für einführende Lehrveranstaltungen in die Algorithmische Informationstheorie sowie als Lektüre zur Einarbeitung in die Thematik als Ausgangspunkt für Forschungs- und Entwicklungsarbeiten verwendet werden.
Warum beeinträchtigen bestimmte Kratzer auf einer CD nicht die Wiedergabequalität? Wie können Datenübertragungen gegen Informationsverlust gesichert werden? Warum und wie funktionieren öffentliche Verschlüsselungssysteme? Worin ist deren Sicherheit begründet? Auf welcher Grundlage werden Routing-Tabellen in Netzwerkknoten erstellt? Wie wird eine optimale Kompression von Daten erreicht?
Diese und viele andere Fragen müssen zufriedenstellend beantwortet werden können, um bestimmte Qualitäten von Informations- und Kommunikationstechnologien zu erreichen. Informatikerinnen und Informatiker aller Studienrichtungen müssen in der Lage sein, diese Technologien erfolgreich einzusetzen und weiterzuentwickeln. Dazu müssen sie die Grundlagen kennen, auf denen diese Technologien basieren.
Internet, Soziale Netzwerke, Spiele, Smartphones, DVDs, digitaler Rundfunk und digitales Fernsehen funktionieren nur deshalb, weil zu ihrer Entwicklung und Anwendung mathematisch abgesicherte Verfahren zur Verfügung stehen. Dieses Buch vermittelt Einsichten in grundlegende Konzepte und Methoden der Linearen Algebra, auf denen diese Verfahren beruhen. Am Beispiel fehlertoleranter Codierung wird einführend gezeigt, wie diese Konzepte und Methoden in der Praxis eingesetzt werden, und am Beispiel von Quantenalgorithmen, die möglicherweise in Zukunft eine Rolle spielen, wird deutlich, dass die Lineare Algebra zeitinvariante Konzepte, Methoden und Verfahren bereitstellt, mit denen IT-Technologien konzipiert, implementiert, angewendet und weiterentwickelt werden können. Wegen seiner didaktischen Elemente wie Vorgabe von Lernzielen, Zusammenfassungen, Marginalien und einer Vielzahl von Übungen mit Musterlösungen eignet sich das Buch nicht nur als Begleitlektüre zu entsprechenden Informatik- und Mathematik-Lehrveranstaltungen, sondern insbesondere auch zum Selbststudium.
Logiken, Mengen, Relationen, Funktionen, Induktion und Rekursion sind grundlegende mathematische Konzepte und Methoden, die in allen Bereichen der Informatik für die Beschreibung von Problemen und deren Lösung benötigt werden. Das Beherrschen dieser Konzepte und Methoden ist Voraussetzung für das Studium fast aller weiteren Informatik-Module, nicht nur in Bereichen der Mathematik und der Theoretischen Informatik, sondern auch in Bereichen der Praktischen Informatik, wie z.B. Programmierung, Datenstrukturen, Algorithmen und Datenbanken. Das Buch stellt die grundlegenden Begriffe, ihre Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten schrittweise vor. Das Verständnis der Begriffe und deren Zusammenhang und Zusammenwirken wird u.a. durch Lernziele, integrierte Übungsaufgaben mit Musterlösungen und Marginalien unterstützt; das Buch ist zum Selbststudium geeignet.