NetCoDer: A Retransmission Mechanism for WSNs Based on Cooperative Relays and Network Coding

PubMed Central

Valle, Odilson T.; Montez, Carlos; Medeiros de Araujo, Gustavo; Vasques, Francisco; Moraes, Ricardo

2016-01-01

Some of the most difficult problems to deal with when using Wireless Sensor Networks (WSNs) are related to the unreliable nature of communication channels. In this context, the use of cooperative diversity techniques and the application of network coding concepts may be promising solutions to improve the communication reliability. In this paper, we propose the NetCoDer scheme to address this problem. Its design is based on merging cooperative diversity techniques and network coding concepts. We evaluate the effectiveness of the NetCoDer scheme through both an experimental setup with real WSN nodes and a simulation assessment, comparing NetCoDer performance against state-of-the-art TDMA-based (Time Division Multiple Access) retransmission techniques: BlockACK, Master/Slave and Redundant TDMA. The obtained results highlight that the proposed NetCoDer scheme clearly improves the network performance when compared with other retransmission techniques. PMID:27258280

Engineering Inertial and Primary-Frequency Response for Distributed Energy Resources: Preprint

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Dall-Anese, Emiliano; Zhao, Changhong; Guggilam, Swaroop

We propose a framework to engineer synthetic-inertia and droop-control parameters for distributed energy resources (DERs) so that the system frequency in a network composed of DERs and synchronous generators conforms to prescribed transient and steady-state performance specifications. Our approach is grounded in a second-order lumped-parameter model that captures the dynamics of synchronous generators and frequency-responsive DERs endowed with inertial and droop control. A key feature of this reduced-order model is that its parameters can be related to those of the originating higher-order dynamical model. This allows one to systematically design the DER inertial and droop-control coefficients leveraging classical frequency-domain responsemore » characteristics of second-order systems. Time-domain simulations validate the accuracy of the model-reduction method and demonstrate how DER controllers can be designed to meet steady-state-regulation and transient-performance specifications.« less

Engineering Inertial and Primary-Frequency Response for Distributed Energy Resources

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Dall-Anese, Emiliano; Zhao, Changhong; Guggilam, Swaroop

We propose a framework to engineer synthetic-inertia and droop-control parameters for distributed energy resources (DERs) so that the system frequency in a network composed of DERs and synchronous generators conforms to prescribed transient and steady-state performance specifications. Our approach is grounded in a second-order lumped-parameter model that captures the dynamics of synchronous generators and frequency-responsive DERs endowed with inertial and droop control. A key feature of this reduced-order model is that its parameters can be related to those of the originating higherorder dynamical model. This allows one to systematically design the DER inertial and droop-control coefficients leveraging classical frequency-domain responsemore » characteristics of second-order systems. Time-domain simulations validate the accuracy of the model-reduction method and demonstrate how DER controllers can be designed to meet steady-state-regulation and transient-performance specifications.« less

Distributed Generation Market Demand Model (dGen): Documentation

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Sigrin, Benjamin; Gleason, Michael; Preus, Robert

The Distributed Generation Market Demand model (dGen) is a geospatially rich, bottom-up, market-penetration model that simulates the potential adoption of distributed energy resources (DERs) for residential, commercial, and industrial entities in the continental United States through 2050. The National Renewable Energy Laboratory (NREL) developed dGen to analyze the key factors that will affect future market demand for distributed solar, wind, storage, and other DER technologies in the United States. The new model builds off, extends, and replaces NREL's SolarDS model (Denholm et al. 2009a), which simulates the market penetration of distributed PV only. Unlike the SolarDS model, dGen can modelmore » various DER technologies under one platform--it currently can simulate the adoption of distributed solar (the dSolar module) and distributed wind (the dWind module) and link with the ReEDS capacity expansion model (Appendix C). The underlying algorithms and datasets in dGen, which improve the representation of customer decision making as well as the spatial resolution of analyses (Figure ES-1), also are improvements over SolarDS.« less

Beam-dynamic effects at the CMS BRIL van der Meer scans

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Babaev, A.

2018-03-01

The CMS Beam Radiation Instrumentation and Luminosity Project (BRIL) is responsible for the simulation and measurement of luminosity, beam conditions and radiation fields in the CMS experiment. The project is engaged in operating and developing new detectors (luminometers), adequate for the experimental conditions associated with high values of instantaneous luminosity delivered by the CERN LHC . BRIL operates several detectors based on different physical principles and technologies. Precise and accurate measurements of the delivered luminosity is of paramount importance for the CMS physics program. The absolute calibration of luminosity is achieved by the van der Meer method, which is carried out under specially tailored conditions. This paper presents models used to simulate of beam-dynamic effects arising due to the electromagnetic interaction of colliding bunches. These effects include beam-beam deflection and dynamic-β effect. Both effects are important to luminosity measurements and influence calibration constants at the level of 1-2%. The simulations are carried out based on 2016 CMS van der Meer scan data for proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV.

Exploring a multi-scale method for molecular simulation in continuum solvent model: Explicit simulation of continuum solvent as an incompressible fluid.

PubMed

Xiao, Li; Luo, Ray

2017-12-07

We explored a multi-scale algorithm for the Poisson-Boltzmann continuum solvent model for more robust simulations of biomolecules. In this method, the continuum solvent/solute interface is explicitly simulated with a numerical fluid dynamics procedure, which is tightly coupled to the solute molecular dynamics simulation. There are multiple benefits to adopt such a strategy as presented below. At this stage of the development, only nonelectrostatic interactions, i.e., van der Waals and hydrophobic interactions, are included in the algorithm to assess the quality of the solvent-solute interface generated by the new method. Nevertheless, numerical challenges exist in accurately interpolating the highly nonlinear van der Waals term when solving the finite-difference fluid dynamics equations. We were able to bypass the challenge rigorously by merging the van der Waals potential and pressure together when solving the fluid dynamics equations and by considering its contribution in the free-boundary condition analytically. The multi-scale simulation method was first validated by reproducing the solute-solvent interface of a single atom with analytical solution. Next, we performed the relaxation simulation of a restrained symmetrical monomer and observed a symmetrical solvent interface at equilibrium with detailed surface features resembling those found on the solvent excluded surface. Four typical small molecular complexes were then tested, both volume and force balancing analyses showing that these simple complexes can reach equilibrium within the simulation time window. Finally, we studied the quality of the multi-scale solute-solvent interfaces for the four tested dimer complexes and found that they agree well with the boundaries as sampled in the explicit water simulations.

Properties of Organic Liquids when Simulated with Long-Range Lennard-Jones Interactions.

PubMed

Fischer, Nina M; van Maaren, Paul J; Ditz, Jonas C; Yildirim, Ahmet; van der Spoel, David

2015-07-14

In order to increase the accuracy of classical computer simulations, existing methodologies may need to be adapted. Hitherto, most force fields employ a truncated potential function to model van der Waals interactions, sometimes augmented with an analytical correction. Although such corrections are accurate for homogeneous systems with a long cutoff, they should not be used in inherently inhomogeneous systems such as biomolecular and interface systems. For such cases, a variant of the particle mesh Ewald algorithm (Lennard-Jones PME) was already proposed 20 years ago (Essmann et al. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577-8593), but it was implemented only recently (Wennberg et al. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 3527-3537) in a major simulation code (GROMACS). The availability of this method allows surface tensions of liquids as well as bulk properties to be established, such as density and enthalpy of vaporization, without approximations due to truncation. Here, we report on simulations of ≈150 liquids (taken from a force field benchmark: Caleman et al. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 61-74) using three different force fields and compare simulations with and without explicit long-range van der Waals interactions. We find that the density and enthalpy of vaporization increase for most liquids using the generalized Amber force field (GAFF, Wang et al. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1157-1174) and the Charmm generalized force field (CGenFF, Vanommeslaeghe et al. J. Comput. Chem. 2010, 31, 671-690) but less so for OPLS/AA (Jorgensen and Tirado-Rives, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 6665-6670), which was parametrized with an analytical correction to the van der Waals potential. The surface tension increases by ≈10(-2) N/m for all force fields. These results suggest that van der Waals attractions in force fields are too strong, in particular for the GAFF and CGenFF. In addition to the simulation results, we introduce a new version of a web server, http://virtualchemistry.org, aimed at facilitating sharing and reuse of input files for molecular simulations.

Chesapeake Bay Sediment Flux Model

DTIC Science & Technology

1993-06-01

1988; Van der Molen , -88- 1991; Yoshida, 1981.) The model developed below is based on both of these approaches. It incorporates the diagenetic...288: pp. 289-333. Van der Molen , D.T. (1991): A simple, dynamic model for the simulation of the release of phosphorus from sediments in shallow...1974; Berner, 1980; van Cappellen and Berner, 1988). These relate the diagenetic production of phosphate to the resulting pore water concentration

Network approach towards understanding the crazing in glassy amorphous polymers

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Venkatesan, Sudarkodi; Vivek-Ananth, R. P.; Sreejith, R. P.; Mangalapandi, Pattulingam; Hassanali, Ali A.; Samal, Areejit

2018-04-01

We have used molecular dynamics to simulate an amorphous glassy polymer with long chains to study the deformation mechanism of crazing and associated void statistics. The Van der Waals interactions and the entanglements between chains constituting the polymer play a crucial role in crazing. Thus, we have reconstructed two underlying weighted networks, namely, the Van der Waals network and the entanglement network from polymer configurations extracted from the molecular dynamics simulation. Subsequently, we have performed graph-theoretic analysis of the two reconstructed networks to reveal the role played by them in the crazing of polymers. Our analysis captured various stages of crazing through specific trends in the network measures for Van der Waals networks and entanglement networks. To further corroborate the effectiveness of network analysis in unraveling the underlying physics of crazing in polymers, we have contrasted the trends in network measures for Van der Waals networks and entanglement networks in the light of stress-strain behaviour and voids statistics during deformation. We find that the Van der Waals network plays a crucial role in craze initiation and growth. Although, the entanglement network was found to maintain its structure during craze initiation stage, it was found to progressively weaken and undergo dynamic changes during the hardening and failure stages of crazing phenomena. Our work demonstrates the utility of network theory in quantifying the underlying physics of polymer crazing and widens the scope of applications of network science to characterization of deformation mechanisms in diverse polymers.

Primary Frequency Response with Aggregated DERs: Preprint

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Guggilam, Swaroop S.; Dhople, Sairaj V.; Zhao, Changhong

2017-03-03

Power networks have to withstand a variety of disturbances that affect system frequency, and the problem is compounded with the increasing integration of intermittent renewable generation. Following a large-signal generation or load disturbance, system frequency is arrested leveraging primary frequency control provided by governor action in synchronous generators. In this work, we propose a framework for distributed energy resources (DERs) deployed in distribution networks to provide (supplemental) primary frequency response. Particularly, we demonstrate how power-frequency droop slopes for individual DERs can be designed so that the distribution feeder presents a guaranteed frequency-regulation characteristic at the feeder head. Furthermore, the droopmore » slopes are engineered such that injections of individual DERs conform to a well-defined fairness objective that does not penalize them for their location on the distribution feeder. Time-domain simulations for an illustrative network composed of a combined transmission network and distribution network with frequency-responsive DERs are provided to validate the approach.« less

Isobaric first-principles molecular dynamics of liquid water with nonlocal van der Waals interactions

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Miceli, Giacomo; de Gironcoli, Stefano; Pasquarello, Alfredo

2015-01-01

We investigate the structural properties of liquid water at near ambient conditions using first-principles molecular dynamics simulations based on a semilocal density functional augmented with nonlocal van der Waals interactions. The adopted scheme offers the advantage of simulating liquid water at essentially the same computational cost of standard semilocal functionals. Applied to the water dimer and to ice Ih, we find that the hydrogen-bond energy is only slightly enhanced compared to a standard semilocal functional. We simulate liquid water through molecular dynamics in the NpH statistical ensemble allowing for fluctuations of the system density. The structure of the liquid departs from that found with a semilocal functional leading to more compact structural arrangements. This indicates that the directionality of the hydrogen-bond interaction has a diminished role as compared to the overall attractions, as expected when dispersion interactions are accounted for. This is substantiated through a detailed analysis comprising the study of the partial radial distribution functions, various local order indices, the hydrogen-bond network, and the selfdiffusion coefficient. The explicit treatment of the van der Waals interactions leads to an overall improved description of liquid water.

The potential for distributed generation in Japanese prototype buildings: A DER-CAM analysis of policy, tariff design, building energy use, and technology development (English Version)

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Zhou, Nan; Marnay, Chris; Firestone, Ryan

The August 2003 blackout of the northeastern U.S. and CANADA caused great economic losses and inconvenience to New York City and other affected areas. The blackout was a warning to the rest of the world that the ability of conventional power systems to meet growing electricity demand is questionable. Failure of large power systems can lead to serious emergencies. Introduction of on-site generation, renewable energy such as solar and wind power and the effective utilization of exhaust heat is needed, to meet the growing energy demands of the residential and commercial sectors. Additional benefit can be achieved by integrating thesemore » distributed technologies into distributed energy resource (DER) systems. This work demonstrates a method for choosing and designing economically optimal DER systems. An additional purpose of this research is to establish a database of energy tariffs, DER technology cost and performance characteristics, and building energy consumption for Japan. This research builds on prior DER studies at the Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) and with their associates in the Consortium for Electric Reliability Technology Solutions (CERTS) and operation, including the development of the microgrid concept, and the DER selection optimization program, the Distributed Energy Resources Customer Adoption Model (DER-CAM). DER-CAM is a tool designed to find the optimal combination of installed equipment and an idealized operating schedule to minimize a site's energy bills, given performance and cost data on available DER technologies, utility tariffs, and site electrical and thermal loads over a test period, usually an historic year. Since hourly electric and thermal energy data are rarely available, they are typically developed by building simulation for each of six end use loads used to model the building: electric-only loads, space heating, space cooling, refrigeration, water heating, and natural-gas-only loads. DER-CAM provides a global optimization, albeit idealized, that shows how the necessary useful energy loads can be provided for at minimum cost by selection and operation of on-site generation, heat recovery, cooling, and efficiency improvements. This study examines five prototype commercial buildings and uses DER-CAM to select the economically optimal DER system for each. The five building types are office, hospital, hotel, retail, and sports facility. Each building type was considered for both 5,000 and 10,000 square meter floor sizes. The energy consumption of these building types is based on building energy simulation and published literature. Based on the optimization results, energy conservation and the emissions reduction were also evaluated. Furthermore, a comparison study between Japan and the U.S. has been conducted covering the policy, technology and the utility tariffs effects on DER systems installations. This study begins with an examination of existing DER research. Building energy loads were then generated through simulation (DOE-2) and scaled to match available load data in the literature. Energy tariffs in Japan and the U.S. were then compared: electricity prices did not differ significantly, while commercial gas prices in Japan are much higher than in the U.S. For smaller DER systems, the installation costs in Japan are more than twice those in the U.S., but this difference becomes smaller with larger systems. In Japan, DER systems are eligible for a 1/3 rebate of installation costs, while subsidies in the U.S. vary significantly by region and application. For 10,000 m{sup 2} buildings, significant decreases in fuel consumption, carbon emissions, and energy costs were seen in the economically optimal results. This was most noticeable in the sports facility, followed the hospital and hotel. This research demonstrates that office buildings can benefit from CHP, in contrast to popular opinion. For hospitals and sports facilities, the use of waste heat is particularly effective for water and space heating. For the other building types, waste heat is most effectively used for both heating and cooling. The same examination was done for the 5,000 m{sup 2} buildings. Although CHP installation capacity is smaller and the payback periods are longer, economic, fuel efficiency, and environmental benefits are still seen. While these benefits remain even when subsidies are removed, the increased installation costs lead to lower levels of installation capacity and thus benefit.« less

Quantum Monte Carlo Simulation of condensed van der Waals Systems

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Benali, Anouar; Shulenburger, Luke; Romero, Nichols A.; Kim, Jeongnim; Anatole von Lilienfeld, O.

2012-02-01

Van der Waals forces are as ubiquitous as infamous. While post-Hartree-Fock methods enable accurate estimates of these forces in molecules and clusters, they remain elusive for dealing with many-electron condensed phase systems. We present Quantum Monte Carlo [1,2] results for condensed van der Waals systems. Interatomic many-body contributions to cohesive energies and bulk modulus will be discussed. Numerical evidence is presented for crystals of rare gas atoms, and compared to experiments and methods [3]. Sandia National Laboratories is a multiprogram laboratory managed and operated by Sandia Corporation, a wholly owned subsidiary of Lockheed Martin Corporation, for the U.S. DoE's National Nuclear Security Administration under Contract No. DE-AC04-94AL85000.[4pt] [1] J. Kim, K. Esler, J. McMinis and D. Ceperley, SciDAC 2010, J. of Physics: Conference series, Chattanooga, Tennessee, July 11 2011 [0pt] [2] QMCPACK simulation suite, http://qmcpack.cmscc.org (unpublished)[0pt] [3] O. A. von Lillienfeld and A. Tkatchenko, J. Chem. Phys. 132 234109 (2010)

Investigation for Molecular Attraction Impact Between Contacting Surfaces in Micro-Gears

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Yang, Ping; Li, Xialong; Zhao, Yanfang; Yang, Haiying; Wang, Shuting; Yang, Jianming

2013-10-01

The aim of this research work is to provide a systematic method to perform molecular attraction impact between contacting surfaces in micro-gear train. This method is established by integrating involute profile analysis and molecular dynamics simulation. A mathematical computation of micro-gear involute is presented based on geometrical properties, Taylor expression and Hamaker assumption. In the meantime, Morse potential function and the cut-off radius are introduced with a molecular dynamics simulation. So a hybrid computational method for the Van Der Waals force between the contacting faces in micro-gear train is developed. An example is illustrated to show the performance of this method. The results show that the change of Van Der Waals force in micro-gear train has a nonlinear characteristic with parameters change such as the modulus of the gear and the tooth number of gear etc. The procedure implies a potential feasibility that we can control the Van Der Waals force by adjusting the manufacturing parameters for gear train design.

Spacesuit Integrated Carbon Nanotube Dust Mitigation System for Lunar Exploration

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Manyapu, Kavya Kamal

Lunar dust proved to be troublesome during the Apollo missions. The lunar dust comprises of fine particles, with electric charges imparted by solar winds and ultraviolet radiation. As such, it adheres readily, and easily penetrates through smallest crevices into mechanisms. During Apollo missions, the powdery dust substantially degraded the performance of spacesuits by abrading suit fabric and clogging seals. Dust also degraded other critical equipment such as rovers, thermal control and optical surfaces, solar arrays, and was thus shown to be a major issue for surface operations. Even inside the lunar module, Apollo astronauts were exposed to this dust when they removed their dust coated spacesuits. This historical evidence from the Apollo missions has compelled NASA to identify dust mitigation as a critical path. This important environmental challenge must be overcome prior to sending humans back to the lunar surface and potentially to other surfaces such as Mars and asteroids with dusty environments. Several concepts were successfully investigated by the international research community for preventing deposition of lunar dust on rigid surfaces (ex: solar cells, thermal radiators). However, applying these technologies for flexible surfaces and specifically to spacesuits has remained an open challenge, due to the complexity of the suit design, geometry, and dynamics. The research presented in this dissertation brings original contribution through the development and demonstration of the SPacesuit Integrated Carbon nanotube Dust Ejection/Removal (SPIcDER) system to protect spacesuits and other flexible surfaces from lunar dust. SPIcDER leverages the Electrodynamic Dust Shield (EDS) concept developed at NASA for use on solar cells. For the SPIcDER research, the EDS concept is customized for application on spacesuits and flexible surfaces utilizing novel materials and specialized design techniques. Furthermore, the performance of the active SPIcDER system is enhanced by integrating a passive technique based on Work Function Matching coating. SPIcDER aims for a self-cleaning spacesuit that can repel lunar dust. The SPIcDER research encompassed numerous demonstrations on coupons made of spacesuit outerlayer fabric, to validate the feasibility of the concept, and provide evidence that the SPIcDER system is capable of repelling over 85% of lunar dust simulant comprising of particles in the range of 10 microm-75microm, in ambient and vacuum conditions. Furthermore, the research presented in this dissertation proves the scalability of the SPIcDER technology on a full scale functional prototype of a spacesuit knee joint-section, and demonstrates its scaled functionality and performance using lunar dust simulant. It also comprises detailed numerical simulation and parametric analysis in ANSYS Maxwell and MATLAB for optimizing the integration of the SPIcDER system into the spacesuit outerlayer. The research concludes with analysis and experimental results on design, manufacturability, operational performance, practicality of application and astronaut safety. The research aims primarily towards spacesuit dust contamination. The SPIcDER technology developed in this research is however versatile, that can be optimized to a wide range of flexible surfaces for space and terrain applications-such as exploration missions to asteroids, Mars and dust-prone applications on Earth.

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Dall-Anese, Emiliano; Zhao, Changhong; Guggilam, Swaroop

Power networks have to withstand a variety of disturbances that affect system frequency, and the problem is compounded with the increasing integration of intermittent renewable generation. Following a large-signal generation or load disturbance, system frequency is arrested leveraging primary frequency control provided by governor action in synchronous generators. In this work, we propose a framework for distributed energy resources (DERs) deployed in distribution networks to provide (supplemental) primary frequency response. Particularly, we demonstrate how power-frequency droop slopes for individual DERs can be designed so that the distribution feeder presents a guaranteed frequency-regulation characteristic at the feeder head. Furthermore, the droopmore » slopes are engineered such that injections of individual DERs conform to a well-defined fairness objective that does not penalize them for their location on the distribution feeder. Time-domain simulations for an illustrative network composed of a combined transmission network and distribution network with frequency-responsive DERs are provided to validate the approach.« less

Hardware-in-the-Loop Simulation of a Distribution System with Air Conditioners under Model Predictive Control: Preprint

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Sparn, Bethany F; Ruth, Mark F; Krishnamurthy, Dheepak

Many have proposed that responsive load provided by distributed energy resources (DERs) and demand response (DR) are an option to provide flexibility to the grid and especially to distribution feeders. However, because responsive load involves a complex interplay between tariffs and DER and DR technologies, it is challenging to test and evaluate options without negatively impacting customers. This paper describes a hardware-in-the-loop (HIL) simulation system that has been developed to reduce the cost of evaluating the impact of advanced controllers (e.g., model predictive controllers) and technologies (e.g., responsive appliances). The HIL simulation system combines large-scale software simulation with a smallmore » set of representative building equipment hardware. It is used to perform HIL simulation of a distribution feeder and the loads on it under various tariff structures. In the reported HIL simulation, loads include many simulated air conditioners and one physical air conditioner. Independent model predictive controllers manage operations of all air conditioners under a time-of-use tariff. Results from this HIL simulation and a discussion of future development work of the system are presented.« less

Radiation dose enhancement in skin therapy with nanoparticle addition: A Monte Carlo study on kilovoltage photon and megavoltage electron beams

PubMed Central

Zheng, Xiao J; Chow, James C L

2017-01-01

AIM To investigated the dose enhancement due to the incorporation of nanoparticles in skin therapy using the kilovoltage (kV) photon and megavoltage (MV) electron beams. Monte Carlo simulations were used to predict the dose enhancement when different types and concentrations of nanoparticles were added to skin target layers of varying thickness. METHODS Clinical kV photon beams (105 and 220 kVp) and MV electron beams (4 and 6 MeV), produced by a Gulmay D3225 orthovoltage unit and a Varian 21 EX linear accelerator, were simulated using the EGSnrc Monte Carlo code. Doses at skin target layers with thicknesses ranging from 0.5 to 5 mm for the photon beams and 0.5 to 10 mm for the electron beams were determined. The skin target layer was added with the Au, Pt, I, Ag and Fe2O3 nanoparticles with concentrations ranging from 3 to 40 mg/mL. The dose enhancement ratio (DER), defined as the dose at the target layer with nanoparticle addition divided by the dose at the layer without nanoparticle addition, was calculated for each nanoparticle type, nanoparticle concentration and target layer thickness. RESULTS It was found that among all nanoparticles, Au had the highest DER (5.2-6.3) when irradiated with kV photon beams. Dependence of the DER on the target layer thickness was not significant for the 220 kVp photon beam but it was for 105 kVp beam for Au nanoparticle concentrations higher than 18 mg/mL. For other nanoparticles, the DER was dependent on the atomic number of the nanoparticle and energy spectrum of the photon beams. All nanoparticles showed an increase of DER with nanoparticle concentration during the photon beam irradiations regardless of thickness. For electron beams, the Au nanoparticles were found to have the highest DER (1.01-1.08) when the beam energy was equal to 4 MeV, but this was drastically lower than the DER values found using photon beams. The DER was also found affected by the depth of maximum dose of the electron beam and target thickness. For other nanoparticles with lower atomic number, DERs in the range of 0.99-1.02 were found using the 4 and 6 MeV electron beams. CONCLUSION In nanoparticle-enhanced skin therapy, Au nanoparticle addition can achieve the highest dose enhancement with 105 kVp photon beams. Electron beams, while popular for skin therapy, did not produce as high dose enhancements as kV photon beams. Additionally, the DER is dependent on nanoparticle type, nanoparticle concentration, skin target thickness and energies of the photon and electron beams. PMID:28298966

Untersuchungen zur Entwicklung von Satellitengalaxien

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Seidel, Björn

2002-01-01

Gleichgewichtsmodelle ein- und zweikomponentiger Satellitengalaxien werden erzeugt und die Gezeiteneinwirkungen der als starres äußeres Potential angenommenen Milchstraße auf sie betrachtet. Eine erste Reihe von Simulationen mit anfänglich kugelsymmetrischen einkomponentigen Satelliten zeigt, daß sich nach elliptischer Deformation ein Balken und Schweife ungleicher Länge ausbilden, deren Aussehen sich periodisch ändert. Mithilfe von Vergleichssimulationen wurden folgende Phänomene am Satelliten entdeckt: (1) Hochdichtebereiche in den Schweifen, (2) Niedrigdichtebereiche um den Kern bzw. Balken und (3) ein oft verdeckter Balken. Analysiert wird das Erscheinungsbild in Zeitabhängigkeit. Die Teilchen gehen dem Kern über den Balken verloren und bewegen sich entlang gewisser stets gleich aussehender charakteristischer Strukturen in die Schweife. Nach einer Herleitung allgemeiner Größen des mehrkomponentigen Kingprofils werden drei stabile Standardmodelle zweikomponentiger Satellitengalaxien mit Massenverhältnis 1:10 (baryonische zu dunkle Materie) und unterschiedlicher Verteilung der dunklen und sichtbaren Materie gefunden. Ohne die Allgemeinheit der Ergebnisse zu beeinträchtigen, wurde dabei die Große Magellanische Wolke als Grundlage der Modelle genommen. Nach geeigneter Wahl der Bahn, zu der der Gezeitenradius des verwendeten dreikomponentigen Milchstraßenpotentials sowohl analytisch als auch numerisch berechnet wird, werden Simulationen der Modelle analysiert. Hauptaugenmerk ist das unterschiedliche Verhalten der Komponenten. Hauptergebnisse: (1) Es ist möglich, große Anteile dunkler, jedoch nur geringe sichtbarer Materie abzulösen. Dunkle und sichtbare Materie können unterschiedliche morphologische Strukturen bilden. (2) Je nach Konzentration der Komponenten ist die Eigengravitation der Teilchen mehr oder weniger für das Aussehen bestimmend. (3) Die Kernauflösung des Satelliten findet im Perigalaktikum (PG), sein Zerfall aber erst im Apogalaktikum statt. (4) Die Geschwindigkeitsdispersionen der Komponenten im Kern sind im PG entlang der Sichtlinie kurzzeitig stark erhöht, sie fallen ebenso wie die Dichten und deren Verhältnis mit jedem PG stufenförmig ab; einiges davon sind nur Projektionseffekte. (5) Der radiale Verlauf der Geschwindigkeitsdispersion ist vom Bahnort abhängig er wurde genau untersucht. (6) Der Satellit zerfällt über einen Kreislauf aus Massenverlust, flacher werdendem Potential und kleiner werdendem Gezeitenradius. Equilibrium models of one- and two-component satellite galaxies are created. The tidal influence of the Milky Way, which is modeled as a rigid external potential, is examined. A first set of simulations adopting originally spherically-symmetric, one-component satellites show that after elliptical deformation, a bar and tails of unequal length arise which change their morphology cyclically. By considering comparative simulations, the following phenomena are discovered: (1) High-density regions in the tails, (2) low-density zones around the core or bar, (3) an often concealed bar. The overall morphology as function of time is analysed. The particles are lost from the core via the bar and move along certain morphologically characteristic structures into the tails. After deducing general quantities of the multi-component King model, three stable standard models of two-component satellite galaxies with different distributions of dark and visible matter are found. These models have a mass ratio of 1:10 for baryonic to dark matter. Without restriction to the universality of the results, the Large Magellanic Cloud was taken as basic prototype for these models. To choose the proper orbits, the tidal radius of the three-component model of the potential of the Galaxy is calculated both analytically and numerically. Then the simulations are analysed with the different behaviour of the components being the main focus of interest. Main results: (1) It is possible to detach a large fraction of dark matter but only a small amount of visible matter. Dark and visible matter may form different morphological structures. (2) Depending on the concentrations of the components, self-gravity may be the decisive factor for determining the morphology. (3) The dissolution of the core of the satellite occurs at perigalacticon (PG), but it does not decay before apogalacticon. (4) At PG the core densities of the components, their ratio and the velocity dispersions fall off in steps, the velocity dispersions along the line of sight show a high narrow peak. Some of these effects are just projection effects. (5) The radial dependence of the velocity dispersion is dependent on the orbital position; it is analysed in detail. (6) The satellite decays through a cycle of mass loss, an increasingly shallow potential and decreasing tidal radius.

Combination Rules for Morse-Based van der Waals Force Fields.

PubMed

Yang, Li; Sun, Lei; Deng, Wei-Qiao

2018-02-15

In traditional force fields (FFs), van der Waals interactions have been usually described by the Lennard-Jones potentials. Conventional combination rules for the parameters of van der Waals (VDW) cross-termed interactions were developed for the Lennard-Jones based FFs. Here, we report that the Morse potentials were a better function to describe VDW interactions calculated by highly precise quantum mechanics methods. A new set of combination rules was developed for Morse-based FFs, in which VDW interactions were described by Morse potentials. The new set of combination rules has been verified by comparing the second virial coefficients of 11 noble gas mixtures. For all of the mixed binaries considered in this work, the combination rules work very well and are superior to all three other existing sets of combination rules reported in the literature. We further used the Morse-based FF by using the combination rules to simulate the adsorption isotherms of CH 4 at 298 K in four covalent-organic frameworks (COFs). The overall agreement is great, which supports the further applications of this new set of combination rules in more realistic simulation systems.

Hydration free energies of cyanide and hydroxide ions from molecular dynamics simulations with accurate force fields

USGS Publications Warehouse

Lee, M.W.; Meuwly, M.

2013-01-01

The evaluation of hydration free energies is a sensitive test to assess force fields used in atomistic simulations. We showed recently that the vibrational relaxation times, 1D- and 2D-infrared spectroscopies for CN(-) in water can be quantitatively described from molecular dynamics (MD) simulations with multipolar force fields and slightly enlarged van der Waals radii for the C- and N-atoms. To validate such an approach, the present work investigates the solvation free energy of cyanide in water using MD simulations with accurate multipolar electrostatics. It is found that larger van der Waals radii are indeed necessary to obtain results close to the experimental values when a multipolar force field is used. For CN(-), the van der Waals ranges refined in our previous work yield hydration free energy between -72.0 and -77.2 kcal mol(-1), which is in excellent agreement with the experimental data. In addition to the cyanide ion, we also study the hydroxide ion to show that the method used here is readily applicable to similar systems. Hydration free energies are found to sensitively depend on the intermolecular interactions, while bonded interactions are less important, as expected. We also investigate in the present work the possibility of applying the multipolar force field in scoring trajectories generated using computationally inexpensive methods, which should be useful in broader parametrization studies with reduced computational resources, as scoring is much faster than the generation of the trajectories.

Distributed Coordination of Energy Storage with Distributed Generators

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Yang, Tao; Wu, Di; Stoorvogel, Antonie A.

2016-07-18

With a growing emphasis on energy efficiency and system flexibility, a great effort has been made recently in developing distributed energy resources (DER), including distributed generators and energy storage systems. This paper first formulates an optimal coordination problem considering constraints at both system and device levels, including power balance constraint, generator output limits, storage energy and power capacity and charging/discharging efficiencies. An algorithm is then proposed to dynamically and automatically coordinate DERs in a distributed manner. With the proposed algorithm, the agent at each DER only maintains a local incremental cost and updates it through information exchange with a fewmore » neighbors, without relying on any central decision maker. Simulation results are used to illustrate and validate the proposed algorithm.« less

Coordinated Optimization of Distributed Energy Resources and Smart Loads in Distribution Systems: Preprint

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Yang, Rui; Zhang, Yingchen

2016-08-01

Distributed energy resources (DERs) and smart loads have the potential to provide flexibility to the distribution system operation. A coordinated optimization approach is proposed in this paper to actively manage DERs and smart loads in distribution systems to achieve the optimal operation status. A three-phase unbalanced Optimal Power Flow (OPF) problem is developed to determine the output from DERs and smart loads with respect to the system operator's control objective. This paper focuses on coordinating PV systems and smart loads to improve the overall voltage profile in distribution systems. Simulations have been carried out in a 12-bus distribution feeder andmore » results illustrate the superior control performance of the proposed approach.« less

Coordinated Optimization of Distributed Energy Resources and Smart Loads in Distribution Systems

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Yang, Rui; Zhang, Yingchen

2016-11-14

Distributed energy resources (DERs) and smart loads have the potential to provide flexibility to the distribution system operation. A coordinated optimization approach is proposed in this paper to actively manage DERs and smart loads in distribution systems to achieve the optimal operation status. A three-phase unbalanced Optimal Power Flow (OPF) problem is developed to determine the output from DERs and smart loads with respect to the system operator's control objective. This paper focuses on coordinating PV systems and smart loads to improve the overall voltage profile in distribution systems. Simulations have been carried out in a 12-bus distribution feeder andmore » results illustrate the superior control performance of the proposed approach.« less

Cooperative Optimal Coordination for Distributed Energy Resources

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Yang, Tao; Wu, Di; Ren, Wei

In this paper, we consider the optimal coordination problem for distributed energy resources (DERs) including distributed generators and energy storage devices. We propose an algorithm based on the push-sum and gradient method to optimally coordinate storage devices and distributed generators in a distributed manner. In the proposed algorithm, each DER only maintains a set of variables and updates them through information exchange with a few neighbors over a time-varying directed communication network. We show that the proposed distributed algorithm solves the optimal DER coordination problem if the time-varying directed communication network is uniformly jointly strongly connected, which is a mildmore » condition on the connectivity of communication topologies. The proposed distributed algorithm is illustrated and validated by numerical simulations.« less

Passivation of Black Phosphorus via Self-Assembled Organic Monolayers by van der Waals Epitaxy.

PubMed

Zhao, Yinghe; Zhou, Qionghua; Li, Qiang; Yao, Xiaojing; Wang, Jinlan

2017-02-01

An effective passivation approach to protect black phosphorus (BP) from degradation based on multi-scale simulations is proposed. The self-assembly of perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride monolayers via van der Waals epitaxy on BP does not break the original electronic properties of BP. The passivation layer thickness is only 2 nm. This study opens up a new pathway toward fine passivation of BP. © 2016 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Modellierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung in der Mesoskala

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Niehoff, Daniel

2001-10-01

Seit 1990 waren mehrere der großen Flussgebiete Mitteleuropas wiederholt von extremen Hochwassern betroffen. Da sowohl die Landoberfläche als auch die Flusssysteme weiter Teile Mitteleuropas in der Vergangenheit weitreichenden Eingriffen ausgesetzt gewesen sind, wird bei der Suche nach den Ursachen für diese Häufung von Extremereignissen auch die Frage nach der Verantwortung des Menschen hierfür diskutiert. Gewässerausbau, Flächenversiegelung, intensive landwirtschaftliche Bodenbearbeitung, Flurbereinigung und Waldschäden sind nur einige Beispiele und Folgen der anthropogenen Eingriffe in die Landschaft. Aufgrund der Vielfalt der beteiligten Prozesse und deren Wechselwirkungen gibt es allerdings bislang nur Schätzungen darüber, wie sehr sich die Hochwassersituation hierdurch verändert hat. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist es, mit Hilfe eines hydrologischen Modells systematisch darzustellen, in welcher Weise, in welcher Größenordnung und unter welchen Umständen die Art der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung Einfluss nimmt. Dies wird anhand exemplarischer Modellanwendungen in der hydrologischen Mesoskala untersucht. Zu diesem Zweck wurde das deterministische und flächendifferenzierte hydrologische Modell wasim-eth ausgewählt, das sich durch eine ausgewogene Mischung aus physikalisch begründeten und konzeptionellen Ansätzen auszeichnet. Das Modell wurde im Rahmen dieser Arbeit um verschiedene Aspekte erweitert, die für die Charakterisierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung wichtig sind: (1) Bevorzugtes Fließen in Makroporen wird durch eine Zweiteilung des Bodens in Makroporen und Bodenmatrix dargestellt, die schnelle Infiltration und Perkolation jenseits der hydraulischen Leitfähigkeit der Bodenmatrix ermöglicht. (2) Verschlämmung äußert sich im Modell abhängig von Niederschlagsintensität und Vegetationsbedeckungsgrad als Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen an der Bodenoberfläche. (3) Das heterogene Erscheinungsbild bebauter Flächen mit einer Mischung aus versiegelten Bereichen und Freiflächen wird berücksichtigt, indem jede Teilfläche je nach Versiegelungsgrad in einen unversiegelten Bereich und einen versiegelten Bereich mit Anschluss an die Kanalisation aufgeteilt wird. (4) Dezentraler Rückhalt von Niederschlagswasser kann sowohl für natürliche Mulden als auch für gezielt angelegte Versickerungsmulden mit definierten Infiltrationsbedingungen simuliert werden. Das erweiterte Modell wird exemplarisch auf drei mesoskalige Teileinzugsgebiete des Rheins angewandt. Diese drei Gebiete mit einer Fläche von zwischen 100 und 500 km² wurden im Hinblick darauf ausgewählt, dass jeweils eine der drei Hauptlandnutzungskategorien Bebauung, landwirtschaftliche Nutzung oder Wald dominiert. Für die drei Untersuchungsgebiete sind räumlich explizite Landnutzungs- und Landbedeckungsszenarien entworfen worden, deren Einfluss auf die Hochwasserentstehung mit Hilfe des erweiterten hydrologischen Modells simuliert wird. Im Einzelnen werden die Auswirkungen von Verstädterung, Maßnahmen zur Niederschlagsversickerung in Siedlungsgebieten, Stilllegung agrarisch genutzter Flächen, veränderter landwirtschaftlicher Bodenbearbeitung, Aufforstung sowie von Sturmschäden in Wäldern untersucht. Diese Eingriffe beeinflussen die Interzeption von Niederschlag, dessen Infiltration, die oberflächennahen unterirdischen Fließprozesse sowie, zum Beispiel im Fall der Kanalisation, auch die Abflusskonzentration. Die hydrologischen Simulationen demonstrieren, dass die Versiegelung einer Fläche den massivsten Eingriff in die natürlichen Verhältnisse darstellt und deshalb die stärksten (negativen) Veränderungen der Hochwassersituation hervorbringt. Außerdem wird deutlich, dass eine bloße Änderung des Interzeptionsvermögens zu keinen wesentlichen Veränderungen führt, da die Speicherkapazität der Pflanzenoberflächen im Verhältnis zum Volumen hochwasserauslösender Niederschläge eher klein ist. Stärkere Veränderungen ergeben sich hingegen aus einer Änderung der Infiltrationsbedingungen. Die Grenzen der entwickelten Methodik zeigen sich am deutlichsten bei der Simulation veränderter landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsmethoden, deren mathematische Beschreibung und zahlenmäßige Charakterisierung aufgrund der Komplexität der beteiligten Prozesse mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Die Modellierungsergebnisse belegen darüber hinaus, dass pauschale Aussagen zum Einfluss der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung aufgrund der entscheidenden Bedeutung der klimatischen und physiographischen Randbedingungen unzulässig sind. Zu den klimatischen Randbedingungen zählen sowohl Niederschlagsintensität und -dauer als auch die Feuchtebedingungen vor einem hochwasserauslösenden Niederschlag. Die physiographischen Randbedingungen sind von der geomorphologischen und geologischen Ausstattung des Gebiets vorgegeben. Weiterhin muss der räumliche und zeitliche Maßstab, über den Aussagen getroffen werden, klar definiert sein, da sich mit steigender Einzugsgebietsgröße die relative Bedeutung sowohl der verschiedenen Niederschlagstypen als auch der physiographischen Eigenschaften verschiebt. Dies wird in der vorliegenden Arbeit im Gegensatz zu vielen anderen Untersuchungen konsequent berücksichtigt. In Abhängigkeit von Randbedingungen und räumlichen Maßstab sind aufgrund der gewonnen Erkenntnisse folgende Aussagen zum Einfluss von Landnutzungsänderungen auf die Hochwasserentstehung möglich: (1) Für intensive konvektive Niederschlagsereignisse mit tendenziell geringer Vorfeuchte ist der Einfluss der Landnutzung größer als für langanhaltende advektive Niederschläge geringer Intensität, da im ersten Fall veränderte Infiltrationsbedingungen stärker zum Tragen kommen als bei kleinen Niederschlagsintensitäten. (2) In kleinen Einzugsgebieten, wo kleinräumige Konvektivzellen zu Hochwassern führen können, ist der Einfluss der Landnutzung dementsprechend größer als in großen Flussgebieten wie dem Rheingebiet, wo vor allem langanhaltende advektive Ereignisse (unter Umständen verbunden mit Schneeschmelze) relevant sind. (3) In Gebieten mit guten Speichereigenschaften wie mächtigen, gut durchlässigen Böden und gut durchlässigem Gesteinsuntergrund ist der Einfluss der Landnutzung größer als in Gebieten mit geringmächtigen Böden und geringdurchlässigem Festgestein. Dies ist darin begründet, dass in Gebieten mit guten Speichereigenschaften bei einer Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen mehr Speicherraum für Niederschlag verloren geht als in anderen Gebieten. Since 1990, several of the large European river basins were affected repeatedly by extreme floods. As both the landscape and the river systems in large parts of Central Europe have undergone major changes in the past, during the search for the causes of this accumulation of extreme events also the impact of human activities on flooding has been discussed. River training, surface sealing, intensive agricultural land-use, consolidation of farmland, and damages to forests are only some examples and consequences of the anthropogenic interferences with the landscape. But due to the diversity of the processes and factors involved, by now it can only be estimated how far the flood situation has changed by these interferences. Therefore, the main target of this thesis is to describe systematically in which way, to what extent and under which circumstances the land-use exerts an influence on storm-runoff generation and subsequently the discharge of rivers. This is investigated by means of exemplary model applications at the hydrological meso-scale. For this task, the deterministic and distributed hydrological model wasim-eth was chosen due to its well-balanced mixture of physically-based and conceptual approaches. In the framework of this thesis, the model has been extended in order to cope with several phenomena which are important when aiming at a characterization of the influence of land-use on flood generation: (1) Preferential flow in macropores is treated by a division of the soil into macropores and a soil matrix. This so-called double-porosity approach allows for fast infiltration and percolation beyond the hydraulic conductivity of the soil matrix. (2) Siltation expresses itself within the model as a deterioration of infiltration conditions at the soil surface, depending on precipitation intensity and the degree of vegetation covering. (3) The heterogeneous appearance of built-up areas, consisting of both sealed areas and pervious areas, is taken into account by dividing each partial area into an unsealed part and a sealed part which is connected to the sewer system. (4) Decentralized storage can be simulated for natural depressions as well as for specific infiltration measures with defined infiltration conditions. The extended model is exemplarily applied to three meso-scale tributaries of the Rhine river. These three catchments with an area of between 100 and 500 km² were chosen with regard to their prevailing land-use, one of them being heavily urbanized, one dominated by agricultural use, and one being mainly forested. For these three catchments, spatially explicit land-use and land-cover scenarios were developed. The impact of these scenarios on storm-runoff generation is being simulated using the extended hydrological model. In this context, namely urbanization, infiltration measures in settlement areas, conversion of farmland to set-aside areas, altered agricultural management practices, affor estation and storm damages in forests are taken into account. These changes influence the interception of rainfall, its infiltration into the soil, the subsurface flow processes next to the soil surface as well as, for example in the case of sewer systems, also runoff concentration. The hydrological simulations demonstrate that sealing of the soil surface is the most intensive intervention in the natural conditions among the ones which are mentioned above. Therefore it results in the strongest (negative) changes of the flooding situation in a catchment. In addition to that, the simulations show that a simple alteration in the interception capacity does not yield significant changes in catchment response, because the storage capacity of vegetation surfaces is rather low compared to the volume of storm events which normally lead to significant floods. More pronounced changes arise from modifications in the infiltration conditions. The limits of the methodology which was chosen for this thesis become obvious when simulating altered agricultural management practices. Due the complexity of the processes involved, mathematical description and parameterization is difficult and therefore afflicted with high uncertainty. In addition to that, the modelling results prove that global statements on the influence of land-use on flood generation are illegitimate because of the paramount importance of the climatic and physiographic boundary conditions. Climatic boundary conditions are precipitation intensity and duration as well as the moisture conditions before a storm event. The physiographic boundary counditions are given by the geomorphological and geological catchment properties. Furthermore, with increasing scale there is a shift in the relative importance of the different types of rainfall as well as the different geophysical catchment properties. Therefore, the spatial and temporal scale for which the results are valid have to be clearly defined. This is taken into account consequently within this thesis - in contrast to many other studies on this topic. Depending on boundary conditions and spatial scale, the findings allow the following statements regarding the influence of land-use changes on storm-runoff generation: (1) For intensive convective storm events with generally low antecedent soil moisture, the influence of land-use is greater than for long-lasting advective storm events with low rainfall intensities, because in the first case changes in the infiltration conditions are more important than during times of low precipitation intensities. (2) In small catchments, where small-scale convective cells can lead to a flood, the influence of land-use is accordingly greater than in large river basins like the Rhine basin, where long-lasting advective rainfalls (possibly in combination with snowmelt) are relevant. (3) In areas with good storage conditions like thick, permeable soils and pervious rock underneath, the influence of land-use is greater than in areas with thin soils and only slightly permeable bedrock. This is due to the fact that in case of deteriorating infiltration conditions, more storage space for precipitation is lost in areas with good storage conditions than in other areas. siehe auch: http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2005/398/

Van der Waals interactions and the limits of isolated atom models at interfaces

PubMed Central

Kawai, Shigeki; Foster, Adam S.; Björkman, Torbjörn; Nowakowska, Sylwia; Björk, Jonas; Canova, Filippo Federici; Gade, Lutz H.; Jung, Thomas A.; Meyer, Ernst

2016-01-01

Van der Waals forces are among the weakest, yet most decisive interactions governing condensation and aggregation processes and the phase behaviour of atomic and molecular matter. Understanding the resulting structural motifs and patterns has become increasingly important in studies of the nanoscale regime. Here we measure the paradigmatic van der Waals interactions represented by the noble gas atom pairs Ar–Xe, Kr–Xe and Xe–Xe with a Xe-functionalized tip of an atomic force microscope at low temperature. Individual rare gas atoms were fixed at node sites of a surface-confined two-dimensional metal–organic framework. We found that the magnitude of the measured force increased with the atomic radius, yet detailed simulation by density functional theory revealed that the adsorption induced charge redistribution strengthened the van der Waals forces by a factor of up to two, thus demonstrating the limits of a purely atomic description of the interaction in these representative systems. PMID:27174162

SimulatorToFMU v0.1

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Nouidui, Thierry; Wetter, Michael

SimulatorToFMU is a software package written in Python which allows users to export a memoryless Python-driven simulation program or script as a Functional Mock-up Unit (FMU) for model exchange or co-simulation.In CyDER (Cyber Physical Co-simulation Platform for Distributed Energy Resources in Smart Grids), SimulatorToFMU will allow exporting OPAL-RT as an FMU. This will enable OPAL-RT to be linked to CYMDIST and GridDyn FMUs through a standardized open source interface.

Deep Energy Retrofit Guidance for the Building America Solutions Center

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Less, Brennan; Walker, Iain

2015-01-01

The U.S. DOE Building America program has established a research agenda targeting market-relevant strategies to achieve 40% reductions in existing home energy use by 2030. Deep Energy Retrofits (DERs) are part of the strategy to meet and exceed this goal. DERs are projects that create new, valuable assets from existing residences, by bringing homes into alignment with the expectations of the 21st century. Ideally, high energy using, dated homes that are failing to provide adequate modern services to their owners and occupants (e.g., comfortable temperatures, acceptable humidity, clean, healthy), are transformed through comprehensive upgrades to the building envelope, services andmore » miscellaneous loads into next generation high performance homes. These guidance documents provide information to aid in the broader market adoption of DERs. They are intended for inclusion in the online resource the Building America Solutions Center (BASC). This document is an assemblage of multiple entries in the BASC, each of which addresses a specific aspect of Deep Energy Retrofit best practices for projects targeting at least 50% energy reductions. The contents are based upon a review of actual DERs in the U.S., as well as a mixture of engineering judgment, published guidance from DOE research in technologies and DERs, simulations of cost-optimal DERs, Energy Star and Consortium for Energy Efficiency (CEE) product criteria, and energy codes.« less

Fast lichtschnell durch die Stadt: Visualisierung relativistischer Effekte

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kraus, Ute; Borchers, Marc P.

2005-03-01

Eine Computersimulation ermöglicht es uns, mit annähernd Lichtgeschwindigkeit durch die Tübinger Fußgängerzone zu fahren. Was wir dabei sehen, ist verblüffend: Die Häuser vor uns rücken umso weiter in die Ferne, je mehr wir beschleunigen; gleichzeitig erscheinen die Hauskanten in unserer Nähe immer stärker gekrümmt. Der Grund für diese merkwürdigen Bilder ist die so genannte Aberration: Ein und derselbe Lichtstrahl hat für den fahrenden Beobachter eine andere Richtung als für denjenigen, der am Straßenrand steht. Dieser Effekt ist im Alltag klein. Wenn wir aber in der Simulation fast lichtschnell durch die Tübinger Altstadt rasen, ist er dramatisch groß.

Establishing conditions for simulating hydrophobic solutes in electric fields by molecular dynamics: effects of the long-range van der Waals treatment on the apparent particle mobility.

PubMed

Miličević, Zoran; Marrink, Siewert J; Smith, Ana-Sunčana; Smith, David M

2014-08-01

Despite considerable effort over the last decade, the interactions between solutes and solvents in the presence of electric fields have not yet been fully understood. A very useful manner in which to study these systems is through the application of molecular dynamics (MD) simulations. However, a number of MD studies have shown a tremendous sensitivity of the migration rate of a hydrophobic solute to the treatment of the long range part of the van der Waals interactions. While the origin of this sensitivity was never explained, the mobility is currently regarded as an artifact of an improper simulation setup. We explain the spread in observed mobilites by performing extensive molecular dynamics simulations using the GROMACS software package on a system consisting of a model hydrophobic object (Lennard-Jones particle) immersed in water both in the presence and absence of a static electric field. We retrieve a unidirectional field-induced mobility of the hydrophobic object when the forces are simply truncated. Careful analysis of the data shows that, only in the specific case of truncated forces, a non-zero van der Waals force acts, on average, on the Lennard-Jones particle. Using the Stokes law we demonstrate that this force yields quantitative agreement with the field-induced mobility found within this setup. In contrast, when the treatment of forces is continuous, no net force is observed. In this manner, we provide a simple explanation for the previously controversial reports.

The liquid-vapor equilibria of TIP4P/2005 and BLYPSP-4F water models determined through direct simulations of the liquid-vapor interface.

PubMed

Hu, Hongyi; Wang, Feng

2015-06-07

In this paper, the surface tension and critical properties for the TIP4P/2005 and BLYPSP-4F models are reported. A clear dependence of surface tension on the van der Waals cutoff radius (rvdw) is shown when van der Waals interactions are modeled with a simple cutoff scheme. A linear extrapolation formula is proposed that can be used to determine the infinite rvdw surface tension through a few simulations with finite rvdw. A procedure for determining liquid and vapor densities is proposed that does not require fitting to a profile function. Although the critical temperature of water is also found to depend on the choice of rvdw, the dependence is weaker. We argue that a rvdw of 1.75 nm is a good compromise for water simulations when long-range van der Waals correction is not applied. Since the majority of computational programs do not support rigorous treatment of long-range dispersion, the establishment of a minimal acceptable rvdw is important for the simulation of a variety of inhomogeneous systems, such as water bubbles, and water in confined environments. The BLYPSP-4F model predicts room temperature surface tension marginally better than TIP4P/2005 but overestimates the critical temperature. This is expected since only liquid configurations were fit during the development of the BLYPSP-4F potential. The potential is expected to underestimate the stability of vapor and thus overestimate the region of stability for the liquid.

Molecular dynamics simulation of the interactions between EHD1 EH domain and multiple peptides.

PubMed

Yu, Hua; Wang, Mao-jun; Xuan, Nan-xia; Shang, Zhi-cai; Wu, Jun

2015-10-01

To provide essential information for peptide inhibitor design, the interactions of Eps15 homology domain of Eps15 homology domain-containing protein 1 (EHD1 EH domain) with three peptides containing NPF (asparagine-proline-phenylalanine), DPF (aspartic acid-proline-phenylalanine), and GPF (glycine-proline-phenylalanine) motifs were deciphered at the atomic level. The binding affinities and the underlying structure basis were investigated. Molecular dynamics (MD) simulations were performed on EHD1 EH domain/peptide complexes for 60 ns using the GROMACS package. The binding free energies were calculated and decomposed by molecular mechanics/generalized Born surface area (MM/GBSA) method using the AMBER package. The alanine scanning was performed to evaluate the binding hot spot residues using FoldX software. The different binding affinities for the three peptides were affected dominantly by van der Waals interactions. Intermolecular hydrogen bonds provide the structural basis of contributions of van der Waals interactions of the flanking residues to the binding. van der Waals interactions should be the main consideration when we design peptide inhibitors of EHD1 EH domain with high affinities. The ability to form intermolecular hydrogen bonds with protein residues can be used as the factor for choosing the flanking residues.

Choice of crystal surface finishing for a dual-ended readout depth-of-interaction (DOI) detector.

PubMed

Fan, Peng; Ma, Tianyu; Wei, Qingyang; Yao, Rutao; Liu, Yaqiang; Wang, Shi

2016-02-07

The objective of this study was to choose the crystal surface finishing for a dual-ended readout (DER) DOI detector. Through Monte Carlo simulations and experimental studies, we evaluated 4 crystal surface finishing options as combinations of crystal surface polishing (diffuse or specular) and reflector (diffuse or specular) options on a DER detector. We also tested one linear and one logarithm DOI calculation algorithm. The figures of merit used were DOI resolution, DOI positioning error, and energy resolution. Both the simulation and experimental results show that (1) choosing a diffuse type in either surface polishing or reflector would improve DOI resolution but degrade energy resolution; (2) crystal surface finishing with a diffuse polishing combined with a specular reflector appears a favorable candidate with a good balance of DOI and energy resolution; and (3) the linear and logarithm DOI calculation algorithms show overall comparable DOI error, and the linear algorithm was better for photon interactions near the ends of the crystal while the logarithm algorithm was better near the center. These results provide useful guidance in DER DOI detector design in choosing the crystal surface finishing and DOI calculation methods.

Transport and deposition of cohesive pharmaceutical powders in human airway

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wang, Yuan; Chu, Kaiwei; Yu, Aibing

2017-06-01

Pharmaceutical powders used in inhalation therapy are in the size range of 1-5 microns and are usually cohesive. Understanding the cohesive behaviour of pharmaceutical powders during their transportation in human airway is significant in optimising aerosol drug delivery and targeting. In this study, the transport and deposition of cohesive pharmaceutical powders in a human airway model is simulated by a well-established numerical model which combines computational fluid dynamics (CFD) and discrete element method (DEM). The van der Waals force, as the dominant cohesive force, is simulated and its influence on particle transport and deposition behaviour is discussed. It is observed that even for dilute particle flow, the local particle concentration in the oral to trachea region can be high and particle aggregation happens due to the van der Waals force of attraction. It is concluded that the deposition mechanism for cohesive pharmaceutical powders, on one hand, is dominated by particle inertial impaction, as proven by previous studies; on the other hand, is significantly affected by particle aggregation induced by van der Waals force. To maximum respiratory drug delivery efficiency, efforts should be made to avoid pharmaceutical powder aggregation in human oral-to-trachea airway.

DEM modeling of failure mechanisms induced by excavations on the Moon

NASA Astrophysics Data System (ADS)

jiang, mingjing; shen, zhifu; Utili, Stefano

2013-04-01

2D Discrete Element Method (DEM) analyses were performed for excavations supported by retaining walls in lunar environment. The lunar terrain is made of a layer of sand (regolith) which differs from terrestrial sands for two main features: the presence of adhesive attractive forces due to van der Waals interactions and grains being very irregular in shape leading to high interlocking. A simplified contact model based on linear elasticity and perfect plasticity was employed. The contact model includes a moment - relative rotation law to account for high interlocking among grains and a normal adhesion law to account for the van der Waals interactions. Analyses of the excavations were run under both lunar and terrestrial environments. Under lunar environment, gravity is approximately one sixth than the value on Earth and adhesion forces between grains of lunar regolith due to van der Waals interactions are not negligible. From the DEM simulations it emerged that van der Waals interactions may significantly increase the bending moment and deflection of the retaining wall, and the ground displacements. Hence this study indicates that an unsafe estimate of the wall response to an excavation on the Moon would be obtained from physical experiments performed in a terrestrial environment, i.e., considering the effect of gravity but neglecting the van der Waals interactions.

Optimizing Power–Frequency Droop Characteristics of Distributed Energy Resources

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Guggilam, Swaroop S.; Zhao, Changhong; Dall Anese, Emiliano

This paper outlines a procedure to design power-frequency droop slopes for distributed energy resources (DERs) installed in distribution networks to optimally participate in primary frequency response. In particular, the droop slopes are engineered such that DERs respond in proportion to their power ratings and they are not unfairly penalized in power provisioning based on their location in the distribution network. The main contribution of our approach is that a guaranteed level of frequency regulation can be guaranteed at the feeder head, while ensuring that the outputs of individual DERs conform to some well-defined notion of fairness. The approach we adoptmore » leverages an optimization-based perspective and suitable linearizations of the power-flow equations to embed notions of fairness and information regarding the physics of the power flows within the distribution network into the droop slopes. Time-domain simulations from a differential algebraic equation model of the 39-bus New England test-case system augmented with three instances of the IEEE 37-node distribution-network with frequency-sensitive DERs are provided to validate our approach.« less

TU-F-CAMPUS-T-02: Monte Carlo Evaluation of Kilovoltage Radiosurgery with AuNPs for Age Related Macular Degeneration (AMD)

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Brivio, D; Zygmanski, P; Sajo, E

2015-06-15

Purpose: To evaluate the benefit of gold nanoparticles (AuNP) in radiosurgery of Age related Macular Degeneration (AMD) using Monte Carlo (MC) simulation. AMD disease causes vision loss due to a leaky vasculature of the endothelial cells. Radiosurgical therapy aims to destroy this vasculature while minimizing the delivered dose to healthy tissues of the eye. AuNP known to enhance local dose have been targeted to the macular choroidal endothelial cells to increase the therapeutic efficacy. Methods: Dose enhancement ratio (DER) in macula endothelial cells due to a thin layer of AuNP has been calculated by a MC radiation transport simulation. AuNPmore » layer (10–100nm) has been placed on the bottom of the macula at 2.4cm depth in a water parallelepiped 3×3×6cm3. This layer has been modeled considering various concentrations of AuNP ranging from 5.5–200mg per gram of endothelial cell (volume 10×10×2um3). The x-ray source is 100kVp 4mm diameter beam tilted 0°-30° with respect to the lens. Results: DER in endothelial cell for AuNP concentration of 31mg/g (shown experimentally feasible) and 10–100nm sizes is about 1.8. Tilting 4mm-beam does not reduce the enhancement but allows to avoid the surrounding tissues. Dose distribution in the AuNP vicinity has a significant increase within 30um, peaked at AuNP interface. DER inside and outside of the irradiation 4mm-field are the same while the actual delivered dose is more than one order of magnitude lower outside the field. Compared to 100kVp, usage of filtered spectra with enhanced flux in the region 20keV-40keV shows further increase of DER by about 20%. Dose to the neighboring organs such as retina/optic nerve are reduced accordingly. Conclusion: The results of this MC simulation provide further confirmation of the potential to enhance DER with AuNP from previous analytical calculations. This study provides impetus to improve treatment effectiveness of AMD disease with radiotherapy.« less

Joint Seismic-Geodetic Algorithm for Finite-Fault Detection and Slip Inversion in the West Coast ShakeAlert System

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Smith, D. E.; Felizardo, C.; Minson, S. E.; Boese, M.; Langbein, J. O.; Murray, J. R.

2016-12-01

Finite-fault source algorithms can greatly benefit earthquake early warning (EEW) systems. Estimates of finite-fault parameters provide spatial information, which can significantly improve real-time shaking calculations and help with disaster response. In this project, we have focused on integrating a finite-fault seismic-geodetic algorithm into the West Coast ShakeAlert framework. The seismic part is FinDer 2, a C++ version of the algorithm developed by Böse et al. (2012). It interpolates peak ground accelerations and calculates the best fault length and strike from template matching. The geodetic part is a C++ version of BEFORES, the algorithm developed by Minson et al. (2014) that uses a Bayesian methodology to search for the most probable slip distribution on a fault of unknown orientation. Ultimately, these two will be used together where FinDer generates a Bayesian prior for BEFORES via the methodology of Minson et al. (2015), and the joint solution will generate estimates of finite-fault extent, strike, dip, best slip distribution, and magnitude. We have created C++ versions of both FinDer and BEFORES using open source libraries and have developed a C++ Application Protocol Interface (API) for them both. Their APIs allow FinDer and BEFORES to contribute to the ShakeAlert system via an open source messaging system, ActiveMQ. FinDer has been receiving real-time data, detecting earthquakes, and reporting messages on the development system for several months. We are also testing FinDer extensively with Earthworm tankplayer files. BEFORES has been tested with ActiveMQ messaging in the ShakeAlert framework, and works off a FinDer trigger. We are finishing the FinDer-BEFORES connections in this framework, and testing this system via seismic-geodetic tankplayer files. This will include actual and simulated data.

Granular fountains: convection cascade in a compartmentalized granular gas.

PubMed

van der Meer, Devaraj; van der Weele, Ko; Reimann, Peter

2006-06-01

This paper extends the two-compartment granular fountain [D. van der Meer, P. Reimann, K. van der Weele, and D. Lohse, Phys. Rev. Lett. 92, 184301 (2004)] to an arbitrary number of compartments: the tendency of a granular gas to form clusters is exploited to generate spontaneous convective currents, with particles going down in the well-filled compartments and going up in the diluted ones. We focus upon the bifurcation diagram of the general -compartment system, which is constructed using a dynamical flux model and which proves to agree quantitatively with results from molecular dynamics simulations.

Accurate van der Waals coefficients from density functional theory

PubMed Central

Tao, Jianmin; Perdew, John P.; Ruzsinszky, Adrienn

2012-01-01

The van der Waals interaction is a weak, long-range correlation, arising from quantum electronic charge fluctuations. This interaction affects many properties of materials. A simple and yet accurate estimate of this effect will facilitate computer simulation of complex molecular materials and drug design. Here we develop a fast approach for accurate evaluation of dynamic multipole polarizabilities and van der Waals (vdW) coefficients of all orders from the electron density and static multipole polarizabilities of each atom or other spherical object, without empirical fitting. Our dynamic polarizabilities (dipole, quadrupole, octupole, etc.) are exact in the zero- and high-frequency limits, and exact at all frequencies for a metallic sphere of uniform density. Our theory predicts dynamic multipole polarizabilities in excellent agreement with more expensive many-body methods, and yields therefrom vdW coefficients C6, C8, C10 for atom pairs with a mean absolute relative error of only 3%. PMID:22205765

Control Strategies for Distributed Energy Resources to Maximize the Use of Wind Power in Rural Microgrids

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Lu, Shuai; Elizondo, Marcelo A.; Samaan, Nader A.

2011-10-10

The focus of this paper is to design control strategies for distributed energy resources (DERs) to maximize the use of wind power in a rural microgrid. In such a system, it may be economical to harness wind power to reduce the consumption of fossil fuels for electricity production. In this work, we develop control strategies for DERs, including diesel generators, energy storage and demand response, to achieve high penetration of wind energy in a rural microgrid. Combinations of centralized (direct control) and decentralized (autonomous response) control strategies are investigated. Detailed dynamic models for a rural microgrid are built to conductmore » simulations. The system response to large disturbances and frequency regulation are tested. It is shown that optimal control coordination of DERs can be achieved to maintain system frequency while maximizing wind power usage and reducing the wear and tear on fossil fueled generators.« less

Ionic liquids: dissecting the enthalpies of vaporization.

PubMed

Köddermann, Thorsten; Paschek, Dietmar; Ludwig, Ralf

2008-03-14

We calculate the heats of vaporisation for imidazolium-based ionic liquids [C(n)mim][NTf(2)] with n=1, 2, 4, 6, 8 by means of molecular dynamics (MD) simulations and discuss their behavior with respect to temperature and the alkyl chain length. We use a force field developed recently. The different cohesive energies contributing to the overall heats of vaporisations are discussed in detail. With increasing alkyl chain length, the Coulomb contribution to the heat of vaporisation remains constant at around 80 kJ mol(-1), whereas the van der Waals interaction increases continuously. The calculated increase of about 4.7 kJ mol(-1) per CH(2)-group of the van der Waals contribution in the ionic liquid exactly coincides with the increase in the heats of vaporisation for n-alcohols and n-alkanes, respectively. The results support the importance of van der Waals interactions even in systems completely composed of ions.

Molecular dynamics simulation of the interactions between EHD1 EH domain and multiple peptides* #

PubMed Central

Yu, Hua; Wang, Mao-Jun; Xuan, Nan-Xia; Shang, Zhi-Cai; Wu, Jun

2015-01-01

Objective: To provide essential information for peptide inhibitor design, the interactions of Eps15 homology domain of Eps15 homology domain-containing protein 1 (EHD1 EH domain) with three peptides containing NPF (asparagine-proline-phenylalanine), DPF (aspartic acid-proline-phenylalanine), and GPF (glycine-proline-phenylalanine) motifs were deciphered at the atomic level. The binding affinities and the underlying structure basis were investigated. Methods: Molecular dynamics (MD) simulations were performed on EHD1 EH domain/peptide complexes for 60 ns using the GROMACS package. The binding free energies were calculated and decomposed by molecular mechanics/generalized Born surface area (MM/GBSA) method using the AMBER package. The alanine scanning was performed to evaluate the binding hot spot residues using FoldX software. Results: The different binding affinities for the three peptides were affected dominantly by van der Waals interactions. Intermolecular hydrogen bonds provide the structural basis of contributions of van der Waals interactions of the flanking residues to the binding. Conclusions: van der Waals interactions should be the main consideration when we design peptide inhibitors of EHD1 EH domain with high affinities. The ability to form intermolecular hydrogen bonds with protein residues can be used as the factor for choosing the flanking residues. PMID:26465136

The calculation of the phase equilibrium of the multicomponent hydrocarbon systems

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Molchanov, D. A.

2018-01-01

Hydrocarbon mixtures filtration process simulation development has resulted in use of cubic equations of state of the van der Waals type to describe the thermodynamic properties of natural fluids under real thermobaric conditions. Binary hydrocarbon systems allow to simulate the fluids of different types of reservoirs qualitatively, what makes it possible to carry out the experimental study of their filtration features. Exploitation of gas-condensate reservoirs shows the possibility of existence of various two-phase filtration regimes, including self-oscillatory one, which occurs under certain values of mixture composition, temperature and pressure drop. Plotting of the phase diagram of the model mixture is required to determine these values. A software package to calculate the vapor-liquid equilibrium of binary systems using cubic equation of state of the van der Waals type has been created. Phase diagrams of gas-condensate model mixtures have been calculated.

Spherical and hyperspherical harmonics representation of van der Waals aggregates

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Lombardi, Andrea; Palazzetti, Federico; Aquilanti, Vincenzo; Grossi, Gaia; Albernaz, Alessandra F.; Barreto, Patricia R. P.; Cruz, Ana Claudia P. S.

2016-12-01

The representation of the potential energy surfaces of atom-molecule or molecular dimers interactions should account faithfully for the symmetry properties of the systems, preserving at the same time a compact analytical form. To this aim, the choice of a proper set of coordinates is a necessary precondition. Here we illustrate a description in terms of hyperspherical coordinates and the expansion of the intermolecular interaction energy in terms of hypersherical harmonics, as a general method for building potential energy surfaces suitable for molecular dynamics simulations of van der Waals aggregates. Examples for the prototypical case diatomic-molecule-diatomic-molecule interactions are shown.

Application of Van Der Waals Density Functional Theory to Study Physical Properties of Energetic Materials

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Conroy, M. W.; Budzevich, M. M.; Lin, Y.; Oleynik, I. I.; White, C. T.

2009-12-01

An empirical correction to account for van der Waals interactions based on the work of Neumann and Perrin [J. Phys. Chem. B 109, 15531 (2005)] was applied to density functional theory calculations of energetic molecular crystals. The calculated equilibrium unit-cell volumes of FOX-7, β-HMX, solid nitromethane, PETN-I, α-RDX, and TATB show a significant improvement in the agreement with experimental results. Hydrostatic-compression simulations of β-HMX, PETN-I, and α-RDX were also performed. The isothermal equations of state calculated from the results show increased agreement with experiment in the pressure intervals studied.

SU-F-T-661: Dependence of Gold Nano Particles Cluster Morphology On Dose Enhancement of Photon Radiation Therapy Apply for Radiation Biology Effect

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Ahn, S; Chung, K; Han, Y

Purpose: Injected gold nano particles (GNPs) to a body for dose enhancement are known to form in the tumorcell cluster morphology. We investigated the dependence of dose enhancement on the morphology characteristic with an approximated morphology model by using Monte Carlo simulations. Methods: For MC simulation, TOPAS version 2.0P-03 was used. GNP cluster morphology was approximated as a body center cubic(BCC) model by placing 8 GNPs at the corner and one at the center of cube with length from 2.59 µm to 0.25 µm located in a 4 µm length water filled cube phantom. 4 µm length square shaped beamsmore » of poly-energetic 50, 260 kVp photons were irradiated to the water filled cube phantom with 100 nm diameter GNPs in it. Dose enhancement ratio(DER) was computed as a function of distance from the surface of the GNP at the cube center for 18 cubes geometries. For scoring particles, 10 nm width of concentric shell shaped detector was constructed up to 100 nm from the center. Total dose in a sphere of 100 nm radius of detector were normalized to 2.59 µm length cube morphology. To verified biological effect of BCC model applied to cell survival curve fitting. Results: DER increase as the distance of the GNPs reduces. DER was largest for 0.25 µm length cube. Dependence of GNP distance DER increment was 1.73, 1.60 for 50 kVp, 260 kVp photons, respectively. Also, Using BCC model applied to cell survival curve was well prediction. Conclusion: DER with GNPs was larger when they are closely packed in the phantom. Therefore, better therapeutic effects can be expected with close-packed GNPs. This research was supported by the NRF funded by the Ministry of Science, ICT & Future Planning (2012M3A9B6055201 and 2012R1A1A2042414), Samsung Medical Center grant[GFO1130081].« less

Large-scale hydrological modelling in the semi-arid north-east of Brazil

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Güntner, Andreas

2002-07-01

Semi-arid areas are, due to their climatic setting, characterized by small water resources. An increasing water demand as a consequence of population growth and economic development as well as a decreasing water availability in the course of possible climate change may aggravate water scarcity in future, which often exists already for present-day conditions in these areas. Understanding the mechanisms and feedbacks of complex natural and human systems, together with the quantitative assessment of future changes in volume, timing and quality of water resources are a prerequisite for the development of sustainable measures of water management to enhance the adaptive capacity of these regions. For this task, dynamic integrated models, containing a hydrological model as one component, are indispensable tools. The main objective of this study is to develop a hydrological model for the quantification of water availability in view of environmental change over a large geographic domain of semi-arid environments. The study area is the Federal State of Ceará (150 000 km2) in the semi-arid north-east of Brazil. Mean annual precipitation in this area is 850 mm, falling in a rainy season with duration of about five months. Being mainly characterized by crystalline bedrock and shallow soils, surface water provides the largest part of the water supply. The area has recurrently been affected by droughts which caused serious economic losses and social impacts like migration from the rural regions. The hydrological model Wasa (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments) developed in this study is a deterministic, spatially distributed model being composed of conceptual, process-based approaches. Water availability (river discharge, storage volumes in reservoirs, soil moisture) is determined with daily resolution. Sub-basins, grid cells or administrative units (municipalities) can be chosen as spatial target units. The administrative units enable the coupling of Wasa in the framework of an integrated model which contains modules that do not work on the basis of natural spatial units. The target units mentioned above are disaggregated in Wasa into smaller modelling units within a new multi-scale, hierarchical approach. The landscape units defined in this scheme capture in particular the effect of structured variability of terrain, soil and vegetation characteristics along toposequences on soil moisture and runoff generation. Lateral hydrological processes at the hillslope scale, as reinfiltration of surface runoff, being of particular importance in semi-arid environments, can thus be represented also within the large-scale model in a simplified form. Depending on the resolution of available data, small-scale variability is not represented explicitly with geographic reference in Wasa, but by the distribution of sub-scale units and by statistical transition frequencies for lateral fluxes between these units. Further model components of Wasa which respect specific features of semi-arid hydrology are: (1) A two-layer model for evapotranspiration comprises energy transfer at the soil surface (including soil evaporation), which is of importance in view of the mainly sparse vegetation cover. Additionally, vegetation parameters are differentiated in space and time in dependence on the occurrence of the rainy season. (2) The infiltration module represents in particular infiltration-excess surface runoff as the dominant runoff component. (3) For the aggregate description of the water balance of reservoirs that cannot be represented explicitly in the model, a storage approach respecting different reservoirs size classes and their interaction via the river network is applied. (4) A model for the quantification of water withdrawal by water use in different sectors is coupled to Wasa. (5) A cascade model for the temporal disaggregation of precipitation time series, adapted to the specific characteristics of tropical convective rainfall, is applied for the generating rainfall time series of higher temporal resolution. All model parameters of Wasa can be derived from physiographic information of the study area. Thus, model calibration is primarily not required. Model applications of Wasa for historical time series generally results in a good model performance when comparing the simulation results of river discharge and reservoir storage volumes with observed data for river basins of various sizes. The mean water balance as well as the high interannual and intra-annual variability is reasonably represented by the model. Limitations of the modelling concept are most markedly seen for sub-basins with a runoff component from deep groundwater bodies of which the dynamics cannot be satisfactorily represented without calibration. Further results of model applications are: (1) Lateral processes of redistribution of runoff and soil moisture at the hillslope scale, in particular reinfiltration of surface runoff, lead to markedly smaller discharge volumes at the basin scale than the simple sum of runoff of the individual sub-areas. Thus, these processes are to be captured also in large-scale models. The different relevance of these processes for different conditions is demonstrated by a larger percentage decrease of discharge volumes in dry as compared to wet years. (2) Precipitation characteristics have a major impact on the hydrological response of semi-arid environments. In particular, underestimated rainfall intensities in the rainfall input due to the rough temporal resolution of the model and due to interpolation effects and, consequently, underestimated runoff volumes have to be compensated in the model. A scaling factor in the infiltration module or the use of disaggregated hourly rainfall data show good results in this respect. The simulation results of Wasa are characterized by large uncertainties. These are, on the one hand, due to uncertainties of the model structure to adequately represent the relevant hydrological processes. On the other hand, they are due to uncertainties of input data and parameters particularly in view of the low data availability. Of major importance is: (1) The uncertainty of rainfall data with regard to their spatial and temporal pattern has, due to the strong non-linear hydrological response, a large impact on the simulation results. (2) The uncertainty of soil parameters is in general of larger importance on model uncertainty than uncertainty of vegetation or topographic parameters. (3) The effect of uncertainty of individual model components or parameters is usually different for years with rainfall volumes being above or below the average, because individual hydrological processes are of different relevance in both cases. Thus, the uncertainty of individual model components or parameters is of different importance for the uncertainty of scenario simulations with increasing or decreasing precipitation trends. (4) The most important factor of uncertainty for scenarios of water availability in the study area is the uncertainty in the results of global climate models on which the regional climate scenarios are based. Both a marked increase or a decrease in precipitation can be assumed for the given data. Results of model simulations for climate scenarios until the year 2050 show that a possible future change in precipitation volumes causes a larger percentage change in runoff volumes by a factor of two to three. In the case of a decreasing precipitation trend, the efficiency of new reservoirs for securing water availability tends to decrease in the study area because of the interaction of the large number of reservoirs in retaining the overall decreasing runoff volumes. Semiaride Gebiete sind auf Grund der klimatischen Bedingungen durch geringe Wasserressourcen gekennzeichnet. Ein zukünftig steigender Wasserbedarf in Folge von Bevölkerungswachstum und ökonomischer Entwicklung sowie eine geringere Wasserverfügbarkeit durch mögliche Klimaänderungen können dort zu einer Verschärfung der vielfach schon heute auftretenden Wasserknappheit führen. Das Verständnis der Mechanismen und Wechselwirkungen des komplexen Systems von Mensch und Umwelt sowie die quantitative Bestimmung zukünftiger Veränderungen in der Menge, der zeitlichen Verteilung und der Qualität von Wasserressourcen sind eine grundlegende Voraussetzung für die Entwicklung von nachhaltigen Maßnahmen des Wassermanagements mit dem Ziel einer höheren Anpassungsfähigkeit dieser Regionen gegenüber künftigen Änderungen. Hierzu sind dynamische integrierte Modelle unerlässlich, die als eine Komponente ein hydrologisches Modell beinhalten. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist daher die Erstellung eines hydrologischen Modells zur großräumigen Bestimmung der Wasserverfügbarkeit unter sich ändernden Umweltbedingungen in semiariden Gebieten. Als Untersuchungsraum dient der im semiariden tropischen Nordosten Brasiliens gelegene Bundestaat Ceará (150 000 km2). Die mittleren Jahresniederschläge in diesem Gebiet liegen bei 850 mm innerhalb einer etwa fünfmonatigen Regenzeit. Mit vorwiegend kristallinem Grundgebirge und geringmächtigen Böden stellt Oberflächenwasser den größten Teil der Wasserversorgung bereit. Die Region war wiederholt von Dürren betroffen, die zu schweren ökonomischen Schäden und sozialen Folgen wie Migration aus den ländlichen Gebieten geführt haben. Das hier entwickelte hydrologische Modell Wasa (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments) ist ein deterministisches, flächendifferenziertes Modell, das aus konzeptionellen, prozess-basierten Ansätzen aufgebaut ist. Die Wasserverfügbarkeit (Abfluss im Gewässernetz, Speicherung in Stauseen, Bodenfeuchte) wird mit täglicher Auflösung bestimmt. Als räumliche Zieleinheiten können Teileinzugsgebiete, Rasterzellen oder administrative Einheiten (Gemeinden) gewählt werden. Letztere ermöglichen die Kopplung des Modells im Rahmen der integrierten Modellierung mit Modulen, die nicht auf der Basis natürlicher Raumeinheiten arbeiten. Im Rahmen eines neuen skalenübergreifenden, hierarchischen Ansatzes werden in Wasa die genannten Zieleinheiten in kleinere räumliche Modellierungseinheiten unterteilt. Die ausgewiesenen Landschaftseinheiten erfassen insbesondere die strukturierte Variabilität von Gelände-, Boden- und Vegetationseigenschaften entlang von Toposequenzen in ihrem Einfluss auf Bodenfeuchte und Abflussbildung. Laterale hydrologische Prozesse auf kleiner Skala, wie die für semiaride Bedingungen bedeutsame Wiederversickerung von Oberflächenabfluss, können somit auch in der erforderlichen großskaligen Modellanwendung vereinfacht wiedergegeben werden. In Abhängigkeit von der Auflösung der verfügbaren Daten wird in Wasa die kleinskalige Variabilität nicht räumlich explizit sondern über die Verteilung von Flächenanteilen subskaliger Einheiten und über statistische Übergangshäufigkeiten für laterale Flüsse zwischen den Einheiten berücksichtigt. Weitere Modellkomponenten von Wasa, die spezifische Bedingungen semiarider Gebiete berücksichtigen, sind: (1) Ein Zwei-Schichten-Modell zur Bestimmung der Evapotranspiration berücksichtigt auch den Energieumsatz an der Bodenoberfläche (inklusive Bodenverdunstung), der in Anbetracht der meist lichten Vegetationsbedeckung von Bedeutung ist. Die Vegetationsparameter werden zudem flächen- und zeitdifferenziert in Abhängigkeit vom Auftreten der Regenzeit modifiziert. (2) Das Infiltrationsmodul bildet insbesondere Oberflächenabfluss durch Infiltrationsüberschuss als dominierender Abflusskomponente ab. (3) Zur aggregierten Beschreibung der Wasserbilanz von im Modell nicht einzeln erfassbaren Stauseen wird ein Speichermodell unter Berücksichtigung verschiedener Größenklassen und ihrer Interaktion über das Gewässernetz eingesetzt. (4) Ein Modell zur Bestimmung der Entnahme durch Wassernutzung in verschiedenen Sektoren ist an Wasa gekoppelt. (5) Ein Kaskadenmodell zur zeitlichen Disaggregierung von Niederschlagszeitreihen, das in dieser Arbeit speziell für tropische konvektive Niederschlagseigenschaften angepasst wird, wird zur Erzeugung höher aufgelöster Niederschlagsdaten verwendet. Alle Modellparameter von Wasa können von physiographischen Gebietsinformationen abgeleitet werden, sodass eine Modellkalibrierung primär nicht erforderlich ist. Die Modellanwendung von Wasa für historische Zeitreihen ergibt im Allgemeinen eine gute Übereinstimmung der Simulationsergebnisse für Abfluss und Stauseespeichervolumen mit Beobachtungsdaten in unterschiedlich großen Einzugsgebieten. Die mittlere Wasserbilanz sowie die hohe monatliche und jährliche Variabilität wird vom Modell angemessen wiedergegeben. Die Grenzen der Anwendbarkeit des Modell-konzepts zeigen sich am deutlichsten in Teilgebieten mit Abflusskomponenten aus tieferen Grundwasserleitern, deren Dynamik ohne Kalibrierung nicht zufriedenstellend abgebildet werden kann. Die Modellanwendungen zeigen weiterhin: (1) Laterale Prozesse der Umverteilung von Bodenfeuchte und Abfluss auf der Hangskala, vor allem die Wiederversickerung von Oberflächenabfluss, führen auf der Skala von Einzugsgebieten zu deutlich kleineren Abflussvolumen als die einfache Summe der Abflüsse der Teilflächen. Diese Prozesse sollten daher auch in großskaligen Modellen abgebildet werden. Die unterschiedliche Ausprägung dieser Prozesse für unterschiedliche Bedingungen zeigt sich an Hand einer prozentual größeren Verringerung der Abflussvolumen in trockenen im Vergleich zu feuchten Jahren. (2) Die Niederschlagseigenschaften haben einen sehr großen Einfluss auf die hydrologische Reaktion in semiariden Gebieten. Insbesondere die durch die grobe zeitliche Auflösung des Modells und durch Interpolationseffekte unterschätzten Niederschlagsintensitäten in den Eingangsdaten und die daraus folgende Unterschätzung von Abflussvolumen müssen im Modell kompensiert werden. Ein Skalierungsfaktor in der Infiltrationsroutine oder die Verwendung disaggregierter stündlicher Niederschlagsdaten zeigen hier gute Ergebnisse. Die Simulationsergebnisse mit Wasa sind insgesamt durch große Unsicherheiten gekennzeichnet. Diese sind einerseits in Unsicherheiten der Modellstruktur zur adäquaten Beschreibung der relevanten hydrologischen Prozesse begründet, andererseits in Daten- und Parametersunsicherheiten in Anbetracht der geringen Datenverfügbarkeit. Von besonderer Bedeutung ist: (1) Die Unsicherheit der Niederschlagsdaten in ihrem räumlichen Muster und ihrer zeitlichen Struktur hat wegen der stark nicht-linearen hydrologischen Reaktion einen großen Einfluss auf die Simulationsergebnisse. (2) Die Unsicherheit von Bodenparametern hat im Vergleich zu Vegetationsparametern und topographischen Parametern im Allgemeinen einen größeren Einfluss auf die Modellunsicherheit. (3) Der Effekt der Unsicherheit einzelner Modellkomponenten und -parameter ist für Jahre mit unter- oder überdurchschnittlichen Niederschlagsvolumen zumeist unterschiedlich, da einzelne hydrologische Prozesse dann jeweils unterschiedlich relevant sind. Die Unsicherheit einzelner Modellkomponenten- und parameter hat somit eine unterschiedliche Bedeutung für die Unsicherheit von Szenarienrechnungen mit steigenden oder fallenden Niederschlagstrends. (4) Der bedeutendste Unsicherheitsfaktor für Szenarien der Wasserverfügbarkeit für die Untersuchungsregion ist die Unsicherheit der den regionalen Klimaszenarien zu Grunde liegenden Ergebnisse globaler Klimamodelle. Eine deutliche Zunahme oder Abnahme der Niederschläge bis 2050 kann gemäß den hier vorliegenden Daten für das Untersuchungsgebiet gleichermaßen angenommen werden. Modellsimulationen für Klimaszenarien bis zum Jahr 2050 ergeben, dass eine mögliche zukünftige Veränderung der Niederschlagsmengen zu einer prozentual zwei- bis dreifach größeren Veränderung der Abflussvolumen führt. Im Falle eines Trends von abnehmenden Niederschlagsmengen besteht in der Untersuchungsregion die Tendenz, dass auf Grund der gegenseitigen Beeinflussung der großen Zahl von Stauseen beim Rückhalt der tendenziell abnehmenden Abflussvolumen die Effizienz von neugebauten Stauseen zur Sicherung der Wasserverfügbarkeit zunehmend geringer wird. --- Anmerkung: Der Autor ist Träger des von der Universitätsgesellschaft Potsdam e.V. vergebenen Wissenschaftspreises zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses für die beste Dissertation des Jahres 2002/2003 an der Universität Potsdam.

A kinetic Monte Carlo simulation method of van der Waals epitaxy for atomistic nucleation-growth processes of transition metal dichalcogenides.

PubMed

Nie, Yifan; Liang, Chaoping; Cha, Pil-Ryung; Colombo, Luigi; Wallace, Robert M; Cho, Kyeongjae

2017-06-07

Controlled growth of crystalline solids is critical for device applications, and atomistic modeling methods have been developed for bulk crystalline solids. Kinetic Monte Carlo (KMC) simulation method provides detailed atomic scale processes during a solid growth over realistic time scales, but its application to the growth modeling of van der Waals (vdW) heterostructures has not yet been developed. Specifically, the growth of single-layered transition metal dichalcogenides (TMDs) is currently facing tremendous challenges, and a detailed understanding based on KMC simulations would provide critical guidance to enable controlled growth of vdW heterostructures. In this work, a KMC simulation method is developed for the growth modeling on the vdW epitaxy of TMDs. The KMC method has introduced full material parameters for TMDs in bottom-up synthesis: metal and chalcogen adsorption/desorption/diffusion on substrate and grown TMD surface, TMD stacking sequence, chalcogen/metal ratio, flake edge diffusion and vacancy diffusion. The KMC processes result in multiple kinetic behaviors associated with various growth behaviors observed in experiments. Different phenomena observed during vdW epitaxy process are analysed in terms of complex competitions among multiple kinetic processes. The KMC method is used in the investigation and prediction of growth mechanisms, which provide qualitative suggestions to guide experimental study.

Statistical substantiation of the van der Waals theory of inhomogeneous fluids

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Baidakov, V. G.; Protsenko, S. P.; Chernykh, G. G.; Boltachev, G. Sh.

2002-04-01

Computer experiments on simulation of thermodynamic properties and structural characteristics of a Lennard-Jones fluid in one- and two-phase models have been performed for the purpose of checking the base concepts of the van der Waals theory. Calculations have been performed by the method of molecular dynamics at cutoff radii of the intermolecular potential rc,1=2.6σ and rc,2=6.78σ. The phase equilibrium parameters, surface tension, and density distribution have been determined in a two-phase model with a flat liquid-vapor interface. The strong dependence of these properties on the value of rc is shown. The p,ρ,T properties and correlation functions have been calculated in a homogeneous model for a stable and a metastable fluid. An equation of state for a Lennard-Jones fluid describing stable, metastable, and labile regions has been built. It is shown that at T>=1.1 the properties of a flat interface within the computer experimental error can be described by the van der Waals square-gradient theory with an influence parameter κ independent of the density. Taking into account the density dependence of κ through the second moment of the direct correlation function will deteriorate the agreement of the theory with data of computer simulation. The contribution of terms of a higher order than (∇ρ)2 to the Helmholtz free energy of an inhomogeneous system has been considered. It is shown that taking into account terms proportional to (∇ρ)4 leaves no way of obtaining agreement between the theory and simulation data, while taking into consideration of terms proportional to (∇ρ)6 makes it possible to describe with adequate accuracy all the properties of a flat interface in the temperature range from the triple to the critical point.

Mittelwert- und Arbeitstaktsynchrone Simulation von Dieselmotoren

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zahn, Sebastian

Getrieben durch die immer restriktiveren Anforderungen an das Emissions- und Verbrauchsverhalten moderner Verbrennungsmotoren steigt die Komplexität von Motormanagementsystemen mit jeder Modellgeneration an. Damit geht nicht nur eine Zunahme des Softwareumfangs von Steuergeräten sondern zugleich ein deutlicher Anstieg des Applikations-, Vermessungs- und Testaufwandes einher. Zur Effizienzsteigerung des Software- und Funktionsentwicklungsprozesses haben sich daher in der Automobilindustrie sowie in Forschungsinstituten verschiedene modell- und simulationsbasierte Methoden wie die Model-in-the-Loop (MiL) Simulation, die Software-in-the-Loop (SiL) Simulation, das Rapid Control Prototyping (RCP) sowie die Hardware-in-the-Loop (HiL) Simulation etabliert.

Self-Aligned van der Waals Heterojunction Diodes and Transistors.

PubMed

Sangwan, Vinod K; Beck, Megan E; Henning, Alex; Luo, Jiajia; Bergeron, Hadallia; Kang, Junmo; Balla, Itamar; Inbar, Hadass; Lauhon, Lincoln J; Hersam, Mark C

2018-02-14

A general self-aligned fabrication scheme is reported here for a diverse class of electronic devices based on van der Waals materials and heterojunctions. In particular, self-alignment enables the fabrication of source-gated transistors in monolayer MoS 2 with near-ideal current saturation characteristics and channel lengths down to 135 nm. Furthermore, self-alignment of van der Waals p-n heterojunction diodes achieves complete electrostatic control of both the p-type and n-type constituent semiconductors in a dual-gated geometry, resulting in gate-tunable mean and variance of antiambipolar Gaussian characteristics. Through finite-element device simulations, the operating principles of source-gated transistors and dual-gated antiambipolar devices are elucidated, thus providing design rules for additional devices that employ self-aligned geometries. For example, the versatility of this scheme is demonstrated via contact-doped MoS 2 homojunction diodes and mixed-dimensional heterojunctions based on organic semiconductors. The scalability of this approach is also shown by fabricating self-aligned short-channel transistors with subdiffraction channel lengths in the range of 150-800 nm using photolithography on large-area MoS 2 films grown by chemical vapor deposition. Overall, this self-aligned fabrication method represents an important step toward the scalable integration of van der Waals heterojunction devices into more sophisticated circuits and systems.

Distributed Generation Market Demand Model | NREL

Science.gov Websites

Demand Model The Distributed Generation Market Demand (dGen) model simulates the potential adoption of distributed energy resources (DERs) for residential, commercial, and industrial entities in the dGen model can help develop deployment forecasts for distributed resources, including sensitivity to

Theory of gas hydrates: effect of the approximation of rigid water lattice.

PubMed

Pimpalgaonkar, Hrushikesh; Veesam, Shivanand K; Punnathanam, Sudeep N

2011-08-25

One of the assumptions of the van der Waals and Platteeuw theory for gas hydrates is that the host water lattice is rigid and not distorted by the presence of guest molecules. In this work, we study the effect of this approximation on the triple-point lines of the gas hydrates. We calculate the triple-point lines of methane and ethane hydrates via Monte Carlo molecular simulations and compare the simulation results with the predictions of van der Waals and Platteeuw theory. Our study shows that even if the exact intermolecular potential between the guest molecules and water is known, the dissociation temperatures predicted by the theory are significantly higher. This has serious implications to the modeling of gas hydrate thermodynamics, and in spite of the several impressive efforts made toward obtaining an accurate description of intermolecular interactions in gas hydrates, the theory will suffer from the problem of robustness if the issue of movement of water molecules is not adequately addressed. © 2011 American Chemical Society

Shock-tube studies of atomic silicon emission in the spectral range 180 to 300 nm. [environment simulation for Jupiter probes

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Prakash, S. G.; Park, C.

1978-01-01

Emission spectroscopy of shock-heated atomic silicon was performed in the spectral range 180 to 300 nm, in an environment simulating the ablation layer expected around a Jovian entry probe with a silica heat shield. From the spectra obtained at temperatures from 6000 to 10,000 K and electron number densities from 1 quadrillion to 100 quadrillion per cu cm, the Lorentzian line-widths were determined. The results showed that silicon lines are broadened significantly by both electrons (Stark broadening) and hydrogen atoms (Van der Waals broadening), and the combined line-widths are much larger than previously assumed. From the data, the Stark and the Van der Waals line-widths were determined for 34 silicon lines. Radiative transport through a typical shock layer was computed using the new line-width data. The computations showed that silicon emission in the hot region is large, but it is mostly absorbed in the colder region adjacent to the wall.

Effects of Home Energy Management Systems on Distribution Utilities and Feeders Under Various Market Structures: Preprint

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Ruth, Mark; Pratt, Annabelle; Lunacek, Monte

2015-07-17

The combination of distributed energy resources (DER) and retail tariff structures to provide benefits to both utility consumers and the utilities is poorly understood. To improve understanding, an Integrated Energy System Model (IESM) is being developed to simulate the physical and economic aspects of DER technologies, the buildings where they reside, and feeders servicing them. The IESM was used to simulate 20 houses with home energy management systems on a single feeder under a time of use tariff to estimate economic and physical impacts on both the households and the distribution utilities. HEMS reduce consumers’ electric bills by precooling housesmore » in the hours before peak electricity pricing. Household savings are greater than the reduction utility net revenue indicating that HEMS can provide a societal benefit providing tariffs are structured so that utilities remain solvent. Utilization of HEMS reduce peak loads during high price hours but shifts it to hours with off-peak and shoulder prices and resulting in a higher peak load.« less

Asymmetric van der Waals Forces Drive Orientation of Compositionally Anisotropic Nanocylinders within Smectic Arrays: Experiment and Simulation

PubMed Central

Smith, Benjamin D.; Fichthorn, Kristen A.; Kirby, David J.; Quimby, Lisa M.; Triplett, Derek A.; González, Pedro; Hernández, Darimar; Keating, Christine D.

2014-01-01

Understanding how micro- and nanoparticles interact is important for achieving bottom-up assembly of desired structures. Here, we examine the self-assembly of two-component, compositionally asymmetric nanocylinders that sediment from solution onto a solid surface. These particles spontaneously formed smectic arrays. Within the rows of an array, nanocylinders tended to assemble such that neighboring particles had the same orientation of their segments. As a probe of interparticle interactions, we classified nanocylinder alignments by measuring the segment orientations of many sets of neighboring particles. Monte Carlo simulations incorporating an exact expression for the van der Waals (vdW) energy indicate that differences in the vdW interactions, even when small, are the key factor in producing observed segment alignment. These results point to asymmetrical vdW interactions as a potentially powerful means of controlling orientation in multicomponent cylinder arrays, and suggest that designing for these interactions could yield new ways to control self-assembly. PMID:24308771

On the crystallization of polymer composites with inorganic fullerene-like particles.

PubMed

Enyashin, Andrey N; Glazyrina, Polina Yu

2012-05-21

The effect of a sulfide fullerene-like particle embedded into a polymer has been studied by molecular dynamics simulations on the nanosecond time scale using a mesoscopic Van der Waals force field evaluated for the case of a spherical particle. Even in this approach, neglecting the atomistic features of the surface, the inorganic particle acts as a nucleation agent facilitating the crystallization of the polymeric sample. A consideration of the Van der Waals force field of multi-walled sulfide nanoparticles suggests that in the absence of chemical interactions the size of the nanoparticle is dominating for the adhesion strength, while the number of sulfide layers composing the cage does not play a role.

A non-iterative extension of the multivariate random effects meta-analysis.

PubMed

Makambi, Kepher H; Seung, Hyunuk

2015-01-01

Multivariate methods in meta-analysis are becoming popular and more accepted in biomedical research despite computational issues in some of the techniques. A number of approaches, both iterative and non-iterative, have been proposed including the multivariate DerSimonian and Laird method by Jackson et al. (2010), which is non-iterative. In this study, we propose an extension of the method by Hartung and Makambi (2002) and Makambi (2001) to multivariate situations. A comparison of the bias and mean square error from a simulation study indicates that, in some circumstances, the proposed approach perform better than the multivariate DerSimonian-Laird approach. An example is presented to demonstrate the application of the proposed approach.

A Scalable Implementation of Van der Waals Density Functionals

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wu, Jun; Gygi, Francois

2010-03-01

Recently developed Van der Waals density functionals[1] offer the promise to account for weak intermolecular interactions that are not described accurately by local exchange-correlation density functionals. In spite of recent progress [2], the computational cost of such calculations remains high. We present a scalable parallel implementation of the functional proposed by Dion et al.[1]. The method is implemented in the Qbox first-principles simulation code (http://eslab.ucdavis.edu/software/qbox). Application to large molecular systems will be presented. [4pt] [1] M. Dion et al. Phys. Rev. Lett. 92, 246401 (2004).[0pt] [2] G. Roman-Perez and J. M. Soler, Phys. Rev. Lett. 103, 096102 (2009).

Change in genetic correlation due to selection using animal model evaluation.

PubMed

Strandén, I; Mäntysaari, E A; Mäki-Tanila, A

1993-01-12

Monte Carlo simulation and analytical calculations were used to study the effect of selection on genetic correlation between two traits. The simulated breeding program was based on a closed adult multiple ovulation and embryo transfer nucleus breeding scheme. Selection was on an index calculated using multi-trait animal model (AM). Analytical formulae applicable to any evaluation method were derived to predict change in genetic (co)variance due to selection under multi-trait selection using different evaluation methods. Two formulae were investigated, one assuming phenotypic selection and the other based on a recursive two-generation AM selection index. The recursive AM method approximated information due to relatives by a relationship matrix of two generations. Genetic correlation after selection was compared under different levels of initial genetic and environmental correlations with two different selection criteria. Changes in genetic correlation were similar in simulation and analytical predictions. After one round of selection the recursive AM method and the simulation gave similar predictions while the phenotypic selection predicted usually more change in genetic correlation. After several rounds of selection both analytical formulae predicted more change in genetic correlation than the simulation. ZUSAMMENFASSUNG: Änderung der genetischen Korrelation bei Selektion mit einem Tiermodell Der Selektionseffekt auf die genetische Korrelation zwischen zwei Merkmalen wurde mit Hilfe von Monte Carlo-Simulation und analytischen Berechnungen untersucht. Ein geschlossener Adulter - MOET (Multiple Ovulation and Embryo Transfer) Zuchtplan wurde simuliert. Die Selektion gründete sich auf einen Index, der die Zuchtwertschätzung des Mehrmerkmals-Tiermodells benutzte. Analytische Formeln für die Voraussage der Änderung der genetischen (Ko)varianz unter multivariate Selektion für verschiedene Zuchtwertschätzungsmethode wurden deduziert. Zwei Formeln wurden studiert, die erste nahm phänotypische Auswahl an und die andere gründete sich auf ein wiederholte Mehrmerkmals-Tiermodell von zwei Generationen. Das wiederholte Mehrmerkmals-Tiermodell approximierte die Information aus den Verwandten mit Hilfe einer Verwandtschaftsmatrix der zwei Generationen. Die genetische Korrelation nach der Selektion aus der Simulation und den analytischen Formeln wurde mit verschiedenen reellen genetischen und umweltbedingten Korrelationen mit zwei Selektionskriterien verglichen. Sie änderte sich ähnlich bei Simulation und analytischen Formeln. Nach einem Selektionszyklus kamen das wiederholte Mehrmerkmals-Tiermodell und die Simulation zu gleichen Voraussagen, aber die phänotypische Selektion sagte mehr Änderung voraus. Nach mehreren selektierten Generationen sagten die beiden analytischen Formeln mehr Änderung in der genetischen Korrelation voraus als die Simulation. RÉSUMÉ: Changement de corrélation génétique du à la sélection en utilisant une évaluation de type modèle animal Une simulation Monte Carlo et des calculs analytiques ont été utilisés pour étudier l'effet de la sélection sur la corrélation génétique entre deux caractères. Le programme de sélection simulé a été basé sur le schéma d'un noyau de sélection adulte et fermé avec superovulation et transfert embryonnaire. La sélection portait sur un indice calculé à partir d'un modèle animal multicaractères (AM). Des formules analytiques applicables à n'importe quelle méthode d'évaluation ont été développées pour prédire le changement de (co)variance génétique du à la sélection multicaractères en utilisant différentes méthodes d'évaluation. Deux formules ont été étudiées, l'une supposant une sélection phénotypique et l'autre basée sur un index de sélection de type AM sur deux générations. La méthode AM récurrente prenait en compte l'information des apparentés de manière approximative à travers la matrice de parenté sur deux générations. La corrélation génétique après sélection a été comparée à différents niveaux de corrélations génétique et environnementale pour deux critères de sélection différents. Les changements de corrélation génétique étaient similaires dans les simulations et les prédictions analytiques. Après un cycle de sélection, la méthode récurrente AM et la simulation donnaient les prédictions similaires alors que la sélection phénotypique prédisait habituellement des changements de corrélations génétiques plus importants. Après plusieurs cycles de sélection, les deux formules analytiques prédisaient des changements de corrélation plus importants que la simulation. RÉSUMÉ: Cambio en la correlación genética debido a selección usando evaluaciones con modelo animal Se estudió el efecto de la selección sobre la correlación genética entre dos caracteres utilizando simulación de Monte Carlo y cálculos analíticos. El esquema de selección simulado estuvo basado en un núcleo adulto y cerrado de ovulación multiple y transferencia de embriones. El criterio de selección fue un indice calculado a partir de un modelo animal multicarácter (AM). Se derivaron fórmulas analíticas aplicables a cualquier método de evaluación para predecir cambios debidos a selección en las (co)varianzas genéticas bajo selección multicarácter usando distintos métodos de valoración. Se investigaron dos fórmulas, una que asumía selección fenotípica y la otra basada en un índice de selección AM recurrente con dos generaciones. El método AM recurrente aproximaba la información de parientes a través de una matriz de relaciones aditivas que contemplaba dos generaciones. La correlación genética tras la selección fue comparada bajo distintos niveles de correlación genética y ambiental iniciales con dos criterios de selección diferentes. Los cambios en correlatión genética fueron similares en las predicciones analíticas y con simulación. Tras un ciclo de selección, el método AM recurrente y la simulación produjeron predicciones similares mientras que la selección fenotípica predijo, generalmente, más cambio en la correlación genética. Después de varios ciclos de selección, las dos fórmulas analíticas predijeron más cambios en la correlación genética que la simulación. 1993 Blackwell Verlag GmbH.

pH and generation dependent morphologies of PAMAM dendrimers on a graphene substrate.

PubMed

Gosika, Mounika; Maiti, Prabal K

2018-03-07

The adsorption of PAMAM dendrimers at solid/water interfaces has been extensively studied, and is mainly driven by electrostatic and van der Waals interactions between the substrate and the dendrimers. However, the pH dependence of the adsorption driven predominantly by the van der Waals interactions is poorly explored, although it is crucial for investigating the potentiality of these dendrimers in supercapacitors and surface patterning. Motivated by this aspect, we have studied the adsorption behavior of PAMAM dendrimers of generations 2 (G2) to 5 (G5) with pH and salt concentration variation, on a charge neutral graphene substrate, using fully atomistic molecular dynamics simulations. The instantaneous snapshots from our simulations illustrate that the dendrimers deform significantly from their bulk structures. Based on various structural property calculations, we classify the adsorbed dendrimer morphologies into five categories and map them to a phase diagram. Interestingly, the morphologies we report here have striking analogies with those reported in star-polymer adsorption studies. From the fractional contacts and other structural property analyses we find that the deformations are more pronounced at neutral pH as compared to high and low pH. Higher generation dendrimers resist deformation following the deformation trend, G2 > G3 > G4 > G5 at any given pH level. As the adsorption here is mainly driven by van der Waals interactions, we observe no desorption of the dendrimers as the salt molarity is increased, unlike that reported in the electrostatically driven adsorption studies.

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Poore, WP

The vision of the Distributed Energy Research Program (DER) program of the U.S. Department of Energy (DOE) is that the United States will have the cleanest and most efficient and reliable energy system in the world by maximizing the use of affordable distributed energy resources. Electricity consumers will be able to choose from a diverse number of efficient, cost-effective, and environmentally friendly distributed energy options and easily connect them into the nation's energy infrastructure while providing benefits to their owners and other stakeholders. The long-term goal of this vision is that DER will achieve a 20% share of new electricmore » capacity additions in the United States by 2010, thereby helping to make the nation's electric power generation and delivery system more efficient, reliable, secure, clean, economical, and diverse in terms of fuel use (oil, natural gas, solar, hydroelectric, etc.) and prime mover resource (solar, wind, gas turbines, etc.). Near- and mid-term goals are to develop new technologies for implementing and operating DER and address barriers associated with DER usage and then to reduce costs and emissions and improve the efficiency and reliability of DER. Numerous strategies for meeting these goals have been developed into a research, development, and demonstration (RD&D) program that supports generation and delivery systems architecture, including modeling and simulation tools. The benefits associated with DER installations are often significant and numerous. They almost always provide tangible economic benefits, such as energy savings or transmission and distribution upgrade deferrals, as well as intangible benefits, such as power quality improvements that lengthen maintenance or repair intervals for power equipment. Also, the benefits routinely are dispersed among end users, utilities, and the public. For instance, an end user may use the DER to reduce their peak demand and save money due to lower demand charges. Reduced end user peak demand, in turn, may lower a distribution system peak load such that upgrades are deferred or avoided. This could benefit other consumers by providing them with higher reliability and power quality as well as avoiding their cost share of a distribution system upgrade. In this example, the costs of the DER may be born by the end user, but that user reaps only a share of the benefits. This report, the first product of a study to quantify the value of DER, documents initial project efforts to develop an assessment methodology. The focus of currently available site-specific DER assessment techniques are typically limited to two parties, the owner/user and the local utility. Rarely are the impacts on other stakeholders, including interconnected distribution utilities, transmission system operators, generating system operators, other local utility customers, local and regional industry and business, various levels of government, and the environment considered. The goal of this assessment is to quantify benefits and cost savings that accrue broadly across a region, recognizing that DER installations may have local, regional, or national benefits.« less

Spontaneous cavitation in a Lennard-Jones liquid: Molecular dynamics simulation and the van der Waals-Cahn-Hilliard gradient theory

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Baidakov, Vladimir G.

2016-02-01

The process of bubble nucleation in a Lennard-Jones (LJ) liquid is studied by molecular dynamics (MD) simulation. The bubble nucleation rate J is determined by the mean life-time method at temperatures above that of the triple point in the region of negative pressures. The results of simulation are compared with classical nucleation theory (CNT) and modified classical nucleation theory (MCNT), in which the work of formation of a critical bubble is determined in the framework of the van der Waals-Cahn-Hilliard gradient theory (GT). It has been found that the values of J obtained in MD simulation systematically exceed the data of CNT, and this excess in the nucleation rate reaches 8-10 orders of magnitude close to the triple point temperature. The results of MCNT are in satisfactory agreement with the data of MD simulation. To describe the properties of vapor-phase nuclei in the framework of GT, an equation of state has been built up which describes stable, metastable and labile regions of LJ fluids. The surface tension of critical bubbles γ has been found from CNT and data of MD simulation as a function of the radius of curvature of the surface of tension R*. The dependence γ(R*) has also been calculated from GT. The Tolman length has been determined, which is negative and in modulus equal to ≈(0.1 - 0.2) σ. The paper discusses the applicability of the Tolman formula to the description of the properties of critical nuclei in nucleation.

Parallel tempering Monte Carlo simulations of lysozyme orientation on charged surfaces

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Xie, Yun; Zhou, Jian; Jiang, Shaoyi

2010-02-01

In this work, the parallel tempering Monte Carlo (PTMC) algorithm is applied to accurately and efficiently identify the global-minimum-energy orientation of a protein adsorbed on a surface in a single simulation. When applying the PTMC method to simulate lysozyme orientation on charged surfaces, it is found that lysozyme could easily be adsorbed on negatively charged surfaces with "side-on" and "back-on" orientations. When driven by dominant electrostatic interactions, lysozyme tends to be adsorbed on negatively charged surfaces with the side-on orientation for which the active site of lysozyme faces sideways. The side-on orientation agrees well with the experimental results where the adsorbed orientation of lysozyme is determined by electrostatic interactions. As the contribution from van der Waals interactions gradually dominates, the back-on orientation becomes the preferred one. For this orientation, the active site of lysozyme faces outward, which conforms to the experimental results where the orientation of adsorbed lysozyme is co-determined by electrostatic interactions and van der Waals interactions. It is also found that despite of its net positive charge, lysozyme could be adsorbed on positively charged surfaces with both "end-on" and back-on orientations owing to the nonuniform charge distribution over lysozyme surface and the screening effect from ions in solution. The PTMC simulation method provides a way to determine the preferred orientation of proteins on surfaces for biosensor and biomaterial applications.

Calculation of noncontact forces between silica nanospheres.

PubMed

Sun, Weifu; Zeng, Qinghua; Yu, Aibing

2013-02-19

Quantification of the interactions between nanoparticles is important in understanding their dynamic behaviors and many related phenomena. In this study, molecular dynamics simulation is used to calculate the interaction potentials (i.e., van der Waals attraction, Born repulsion, and electrostatic interaction) between two silica nanospheres of equal radius in the range of 0.975 to 5.137 nm. The results are compared with those obtained from the conventional Hamaker approach, leading to the development of modified formulas to calculate the van der Waals attraction and Born repulsion between nanospheres, respectively. Moreover, Coulomb's law is found to be valid for calculating the electrostatic potential between nanospheres. The developed formulas should be useful in the study of the dynamic behaviors of nanoparticle systems under different conditions.

Quantum Monte Carlo calculations of van der Waals interactions between aromatic benzene rings

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Azadi, Sam; Kühne, T. D.

2018-05-01

The magnitude of finite-size effects and Coulomb interactions in quantum Monte Carlo simulations of van der Waals interactions between weakly bonded benzene molecules are investigated. To that extent, two trial wave functions of the Slater-Jastrow and Backflow-Slater-Jastrow types are employed to calculate the energy-volume equation of state. We assess the impact of the backflow coordinate transformation on the nonlocal correlation energy. We found that the effect of finite-size errors in quantum Monte Carlo calculations on energy differences is particularly large and may even be more important than the employed trial wave function. In addition to the cohesive energy, the singlet excitonic energy gap and the energy gap renormalization of crystalline benzene at different densities are computed.

Evaluation der zentralen TUM-Lernplattform

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schulze, Elvira; Baume, Matthias; Graf, Stephan; Gergintchev, Ivan

Die Notwendigkeit der Qualitätssicherung und -kontrolle für innovative universitäre Lehr-/Lernszenarien ist in der Praxis unbestritten. Die Wirksamkeit der Einführung der zentralen Lernplattform CLIX Campus der imc AG an der TUM wurde mittels quantitativer und qualitativer Evaluation überprüft. Als statistische Bewertungsgrundlage wurde der Erreichungsgrad bestimmter Projektziele herangezogen. Aufbauend auf den theoretischen Grundlagen der Evaluation von Bildungsangeboten gibt diese Studie Aufschluss über die Ergebnisse der Datenerhebungen sowie die Einschätzung der Plattform aus Nutzersicht und belegt die wesentliche Bedeutung der durchgängigen IT-Infrastruktur und speziell der einheitlichen Verfügbarkeit der eLearning Angebote.

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Ruth, M.; Pratt, A.; Lunacek, M.

The combination of distributed energy resources (DER) and retail tariff structures to provide benefits to both utility consumers and the utilities is not well understood. To improve understanding, an Integrated Energy System Model (IESM) is being developed to simulate the physical and economic aspects of DER technologies, the buildings where they reside, and feeders servicing them. The IESM was used to simulate 20 houses with home energy management systems on a single feeder under a time-of-use (TOU) tariff to estimate economic and physical impacts on both the households and the distribution utilities. Home energy management systems (HEMS) reduce consumers’ electricmore » bills by precooling houses in the hours before peak electricity pricing. Utilization of HEMS reduce peak loads during high price hours but shifts it to hours with off-peak and shoulder prices, resulting in a higher peak load. used to simulate 20 houses with home energy management systems on a single feeder under a time-of-use (TOU) tariff to estimate economic and physical impacts on both the households and the distribution utilities. Home energy management systems (HEMS) reduce consumers’ electric bills by precooling houses in the hours before peak electricity pricing. Utilization of HEMS reduce peak loads during high price hours but shifts it to hours with off-peak and shoulder prices, resulting in a higher peak load.« less

Methoden der digitalen Planung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Westkämper, Engelbert; Niemann, Jörg; Warschat, Joachim; Scheer, August-Wilhelm; Thomas, Oliver

Die industrielle Produktion ist das Herz der verarbeitenden Industrie in Deutschland. Mit einem Beitrag von rund 500 Mrd. EUR pro Jahr erwirtschaftet das verarbeitende Gewerbe etwa ein Viertel der gesamtwirtschaftlichen Wertschöpfung in Deutschland. Gemessen am Produktionswert der Gesamtwirtschaft betrug der industrielle Anteil sogar über ein Drittel. Der Erhalt und der Ausbau der Wettbewerbsfähigkeit unter den gegebenen Rahmenbedingungen der globalen Märkte ist eine der größten Herausforderungen der deutschen Wirtschaft [5, 8]. In diesem Beitrag soll - ausgehend von einer Strategie der Ausrüster von Fabriken in einer globalen Produktion - diskutiert werden, wie mit der digitalen Fabrik Potentiale in den Planungs- und Wandlungsprozessen erschlossen werden können.

[Management of Pregnancy-Associated Venous Thromboembolism - Current Recommendations].

PubMed

Linnemann, Birgit

2017-06-01

Diagnostik in der Schwangerschaft  Studien belegen den hohen Stellenwert der Kompressionssonografie der Beinvenen plus Duplexsonografie der Beckenvenen in der Diagnostik der Becken- und Beinvenenthrombose auch bei Schwangeren. Perfusionsszintigrafie und CT-Angiografie der Pulmonalarterien sind bei vergleichbarer fötaler Strahlenbelastung gleich aussagekräftig. Aufgrund der mütterlichen Strahlenbelastung favorisieren aktuelle Leitlinien bei fehlender struktureller Lungenerkrankung die Perfusionsszintigrafie als primäre Bildgebung. Es gibt keinen Grund, einer Schwangeren mit Lungenembolieverdacht eine notwendige radiologische Diagnosesicherung vorzuenthalten. Antikoagulation in der Schwangerschaft  Heparine bleiben Antikoagulans der 1. Wahl bei der Behandlung der venöses Thromboembolien (VTE) in der Schwangerschaft. Neue orale Antikoagulantien (NOAK) sind aufgrund ihrer geringen Molekülgröße plazentagängig und daher in der Schwangerschaft kontraindiziert. Peripartales Vorgehen  Zur Minimierung des postpartalen Blutungsrisikos vor der Geburt ist in den letzten Wochen vor der Geburt eine Aufteilung der NMH-Injektion auf 2 Tagesdosen sinnvoll. Bei der Entbindung ist eine interdisziplinäre Abstimmung wichtig. Postpartal kann eine NMH-Therapie fortgesetzt oder Warfarin eingesetzt werden (Kein Phenprocoumon, da es in die Muttermilch übergeht).

Zuverlässigkeit digitaler Schaltungen unter Einfluss von intrinsischem Rauschen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kleeberger, V. B.; Schlichtmann, U.

2011-08-01

Die kontinuierlich fortschreitende Miniaturisierung in integrierten Schaltungen führt zu einem Anstieg des intrinsischen Rauschens. Um den Einfluss von intrinsischem Rauschen auf die Zuverlässigkeit zukünftiger digitaler Schaltungen analysieren zu können, werden Methoden benötigt, die auf CAD-Verfahren wie Analogsimulation statt auf abschätzenden Berechnungen beruhen. Dieser Beitrag stellt eine neue Methode vor, die den Einfluss von intrinsischem Rauschen in digitalen Schaltungen für eine gegebene Prozesstechnologie analysieren kann. Die Amplituden von thermischen, 1/f und Schrotrauschen werden mit Hilfe eines SPICE Simulators bestimmt. Anschließend wird der Einfluss des Rauschens auf die Schaltungszuverlässigkeit durch Simulation analysiert. Zusätzlich zur Analyse werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie die durch Rauschen hervorgerufenen Effekte im Schaltungsentwurf mit berücksichtigt werden können. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann die vorgestellte Methode auf beliebige Logikimplementierungen und Prozesstechnologien angewendet werden. Zusätzlich wird gezeigt, dass bisherige Ansätze den Einfluss von Rauschen bis um das Vierfache überschätzen.

DFT-MD simulations of shocked Xenon

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Magyar, Rudolph J.; Mattsson, Thomas R.

2009-03-01

Xenon is not only a technologically important element used in laser technologies, jet propulsion and dental anesthesia, but it is also arguably the simplest material in which to study the metal-insulator transition at high pressure. Because of its closed shell electronic configuration, Xenon is often assumed to be chemically inert, interacting almost entirely through the van der Waals interaction, and at liquid density, is typically modeled well using Leonard-Jones potentials. However, such modeling has a limited range of validity as Xenon is known to form compounds at normal conditions and likely exhibits considerably more chemistry at higher densities when hybridization of occupied orbitals becomes significant. In this talk, we present DFT-MD simulations of shocked liquid Xenon with the goal of developing an improved equation of state. The relative importance of the van der Waals interaction compared to other Coulomb interactions is considered, and estimates of the relative accuracy of various density functionals are quantified. Sandia is a multiprogram laboratory operated by Sandia Corporation, a Lockheed Martin Company, for the United States Department of Energy's National Nuclear Security Administration under contract DE-AC04-94AL85000.

Reparametrization of Protein Force Field Nonbonded Interactions Guided by Osmotic Coefficient Measurements from Molecular Dynamics Simulations.

PubMed

Miller, Mark S; Lay, Wesley K; Li, Shuxiang; Hacker, William C; An, Jiadi; Ren, Jianlan; Elcock, Adrian H

2017-04-11

There is a small, but growing, body of literature describing the use of osmotic coefficient measurements to validate and reparametrize simulation force fields. Here we have investigated the ability of five very commonly used force field and water model combinations to reproduce the osmotic coefficients of seven neutral amino acids and five small molecules. The force fields tested include AMBER ff99SB-ILDN, CHARMM36, GROMOS54a7, and OPLS-AA, with the first of these tested in conjunction with the TIP3P and TIP4P-Ew water models. In general, for both the amino acids and the small molecules, the tested force fields produce computed osmotic coefficients that are lower than experiment; this is indicative of excessively favorable solute-solute interactions. The sole exception to this general trend is provided by GROMOS54a7 when applied to amino acids: in this case, the computed osmotic coefficients are consistently too high. Importantly, we show that all of the force fields tested can be made to accurately reproduce the experimental osmotic coefficients of the amino acids when minor modifications-some previously reported by others and some that are new to this study-are made to the van der Waals interactions of the charged terminal groups. Special care is required, however, when simulating Proline with a number of the force fields, and a hydroxyl-group specific modification is required in order to correct Serine and Threonine when simulated with AMBER ff99SB-ILDN. Interestingly, an alternative parametrization of the van der Waals interactions in the latter force field, proposed by the Nerenberg and Head-Gordon groups, is shown to immediately produce osmotic coefficients that are in excellent agreement with experiment. Overall, this study reinforces the idea that osmotic coefficient measurements can be used to identify general shortcomings in commonly used force fields' descriptions of solute-solute interactions and further demonstrates that modifications to van der Waals parameters provide a simple route to optimizing agreement with experiment.

Reparameterization of Protein Force Field Nonbonded Interactions Guided by Osmotic Coefficient Measurements from Molecular Dynamics Simulations

PubMed Central

Miller, Mark S.; Lay, Wesley K.; Li, Shuxiang; Hacker, William C.; An, Jiadi; Ren, Jianlan; Elcock, Adrian H.

2017-01-01

There is a small, but growing, body of literature describing the use of osmotic coefficient measurements to validate and reparameterize simulation force fields. Here we have investigated the ability of five very commonly used force field and water model combinations to reproduce the osmotic coefficients of seven neutral amino acids and five small molecules. The force fields tested include AMBER ff99SB-ILDN, CHARMM36, GROMOS54a7, and OPLS-AA, with the first of these tested in conjunction with the TIP3P and TIP4P-Ew water models. In general, for both the amino acids and the small molecules, the tested force fields produce computed osmotic coefficients that are lower than experiment; this is indicative of excessively favorable solute-solute interactions. The sole exception to this general trend is provided by GROMOS54a7 when applied to amino acids: in this case, the computed osmotic coefficients are consistently too high. Importantly, we show that all of the force fields tested can be made to accurately reproduce the experimental osmotic coefficients of the amino acids when minor modifications – some previously reported by others and some that are new to this study – are made to the van der Waals interactions of the charged terminal groups. Special care is required, however, when simulating Proline with a number of the force fields, and a hydroxyl-group specific modification is required in order to correct Serine and Threonine when simulated with AMBER ff99SB-ILDN. Interestingly, an alternative parameterization of the van der Waals interactions in the latter force field, proposed by the Nerenberg and Head-Gordon groups, is shown to immediately produce osmotic coefficients that are in excellent agreement with experiment. Overall, this study reinforces the idea that osmotic coefficient measurements can be used to identify general shortcomings in commonly used force fields’ descriptions of solute-solute interactions, and further demonstrates that modifications to van der Waals parameters provides a simple route to optimizing agreement with experiment. PMID:28296391

Thermodynamic and transport properties of nitrogen fluid: Molecular theory and computer simulations

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Eskandari Nasrabad, A.; Laghaei, R.

2018-04-01

Computer simulations and various theories are applied to compute the thermodynamic and transport properties of nitrogen fluid. To model the nitrogen interaction, an existing potential in the literature is modified to obtain a close agreement between the simulation results and experimental data for the orthobaric densities. We use the Generic van der Waals theory to calculate the mean free volume and apply the results within the modified Cohen-Turnbull relation to obtain the self-diffusion coefficient. Compared to experimental data, excellent results are obtained via computer simulations for the orthobaric densities, the vapor pressure, the equation of state, and the shear viscosity. We analyze the results of the theory and computer simulations for the various thermophysical properties.

The effective χ parameter in polarizable polymeric systems: One-loop perturbation theory and field-theoretic simulations.

PubMed

Grzetic, Douglas J; Delaney, Kris T; Fredrickson, Glenn H

2018-05-28

We derive the effective Flory-Huggins parameter in polarizable polymeric systems, within a recently introduced polarizable field theory framework. The incorporation of bead polarizabilities in the model self-consistently embeds dielectric response, as well as van der Waals interactions. The latter generate a χ parameter (denoted χ̃) between any two species with polarizability contrast. Using one-loop perturbation theory, we compute corrections to the structure factor Sk and the dielectric function ϵ^(k) for a polarizable binary homopolymer blend in the one-phase region of the phase diagram. The electrostatic corrections to S(k) can be entirely accounted for by a renormalization of the excluded volume parameter B into three van der Waals-corrected parameters B AA , B AB , and B BB , which then determine χ̃. The one-loop theory not only enables the quantitative prediction of χ̃ but also provides useful insight into the dependence of χ̃ on the electrostatic environment (for example, its sensitivity to electrostatic screening). The unapproximated polarizable field theory is amenable to direct simulation via complex Langevin sampling, which we employ here to test the validity of the one-loop results. From simulations of S(k) and ϵ^(k) for a system of polarizable homopolymers, we find that the one-loop theory is best suited to high concentrations, where it performs very well. Finally, we measure χ̃N in simulations of a polarizable diblock copolymer melt and obtain excellent agreement with the one-loop theory. These constitute the first fully fluctuating simulations conducted within the polarizable field theory framework.

The effective χ parameter in polarizable polymeric systems: One-loop perturbation theory and field-theoretic simulations

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Grzetic, Douglas J.; Delaney, Kris T.; Fredrickson, Glenn H.

2018-05-01

We derive the effective Flory-Huggins parameter in polarizable polymeric systems, within a recently introduced polarizable field theory framework. The incorporation of bead polarizabilities in the model self-consistently embeds dielectric response, as well as van der Waals interactions. The latter generate a χ parameter (denoted χ ˜ ) between any two species with polarizability contrast. Using one-loop perturbation theory, we compute corrections to the structure factor S (k ) and the dielectric function ɛ ^ (k ) for a polarizable binary homopolymer blend in the one-phase region of the phase diagram. The electrostatic corrections to S(k) can be entirely accounted for by a renormalization of the excluded volume parameter B into three van der Waals-corrected parameters BAA, BAB, and BBB, which then determine χ ˜ . The one-loop theory not only enables the quantitative prediction of χ ˜ but also provides useful insight into the dependence of χ ˜ on the electrostatic environment (for example, its sensitivity to electrostatic screening). The unapproximated polarizable field theory is amenable to direct simulation via complex Langevin sampling, which we employ here to test the validity of the one-loop results. From simulations of S(k) and ɛ ^ (k ) for a system of polarizable homopolymers, we find that the one-loop theory is best suited to high concentrations, where it performs very well. Finally, we measure χ ˜ N in simulations of a polarizable diblock copolymer melt and obtain excellent agreement with the one-loop theory. These constitute the first fully fluctuating simulations conducted within the polarizable field theory framework.

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Mendes, Goncalo; Feng, Wei; Stadler, Michael

The following paper conducts a regional analysis of the U.S. and Chinese buildings? potential for adopting Distributed Energy Resources (DER). The expected economics of DER in 2020-2025 is modeled for a commercial and a multi-family residential building in different climate zones. The optimal building energy economic performance is calculated using the Distributed Energy Resources Customer Adoption Model (DER CAM) which minimizes building energy costs for a typical reference year of operation. Several DER such as combined heat and power (CHP) units, photovoltaics, and battery storage are considered. The results indicate DER have economic and environmental competitiveness potential, especially for commercialmore » buildings in hot and cold climates of both countries. In the U.S., the average expected energy cost savings in commercial buildings from DER CAM?s suggested investments is 17percent, while in Chinese buildings is 12percent. The electricity tariffs structure and prices along with the cost of natural gas, represent important factors in determining adoption of DER, more so than climate. High energy pricing spark spreads lead to increased economic attractiveness of DER. The average emissions reduction in commercial buildings is 19percent in the U.S. as a result of significant investments in PV, whereas in China, it is 20percent and driven by investments in CHP. Keywords: Building Modeling and Simulation, Distributed Energy Resources (DER), Energy Efficiency, Combined Heat and Power (CHP), CO2 emissions 1. Introduction The transition from a centralized and fossil-based energy paradigm towards the decentralization of energy supply and distribution has been a major subject of research over the past two decades. Various concerns have brought the traditional model into question; namely its environmental footprint, its structural inflexibility and inefficiency, and more recently, its inability to maintain acceptable reliability of supply. Under such a troubled setting, distributed energy resources (DER) comprising of small, modular, electrical renewable or fossil-based electricity generation units placed at or near the point of energy consumption, has gained much attention as a viable alternative or addition to the current energy system. In 2010, China consumed about 30percent of its primary energy in the buildings sector, leading the country to pay great attention to DER development and its applications in buildings. During the 11th Five Year Plan (FYP), China has implemented 371 renewable energy building demonstration projects, and 210 photovoltaics (PV) building integration projects. At the end of the 12th FYP, China is targeting renewable energy to provide 10percent of total building energy, and to save 30 metric tons of CO2 equivalents (mtce) of energy with building integrated renewables. China is also planning to implement one thousand natural gas-based distributed cogeneration demonstration projects with energy utilization rates over 70percent in the 12th FYP. All these policy targets require significant DER systems development for building applications. China?s fast urbanization makes building energy efficiency a crucial economic issue; however, only limited studies have been done that examine how to design and select suitable building energy technologies in its different regions. In the U.S., buildings consumed 40percent of the total primary energy in 2010 [1] and it is estimated that about 14 billion m2 of floor space of the existing building stock will be remodeled over the next 30 years. Most building?s renovation work has been on building envelope, lighting and HVAC systems. Although interest has emerged, less attention is being paid to DER for buildings. This context has created opportunities for research, development and progressive deployment of DER, due to its potential to combine the production of power and heat (CHP) near the point of consumption and delivering multiple benefits to customers, such as cost« less

Packing of poly(tetrafluoroethylene) in the liquid state: Molecular dynamics simulation and theory

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Tsige, Mesfin; Curro, John G.; Grest, Gary S.

2008-12-01

Molecular dynamics simulations and polymer reference interaction site model theory calculations were carried out on the C48F98 oligomer of poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) at 500 and 600 K. The exp-6 force field of Borodin, Smith, and Bedrov, was used in both the simulation and theory. The agreement between theory and simulation was equivalent to earlier studies on polyolefin melts. The intermolecular pair correlation functions of PTFE were shifted to larger distances relative to polyethylene (PE) due to the difference in the van der Waals radii of F and H atoms. A similar shift to lower wave vectors was found in the structure factor of PTFE relative to PE.

Bildbasierte Navigation eines mobilen Roboters mittels omnidirektionaler und schwenkbarer Kamera

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Nierobisch, Thomas; Hoffmann, Frank; Krettek, Johannes; Bertram, Torsten

Dieser Beitrag präsentiert einen neuartigen Ansatz zur entkoppelten Regelung der Kamera-Blickrichtung und der Bewegung eines mobilen Roboters im Kontext der bildbasierten Navigation. Eine schwenkbare monokulare Kamera hält unabhängig von der Roboterbewegung die relevanten Merkmale für die Navigation im Sichtfeld. Die Entkopplung der Kamerablickrichtung von der eigentlichen Roboterbewegung wird durch die Projektion der Merkmale auf eine virtuelle Bildebene realisiert. In der virtuellen Bildebene hängt die Ausprägung der visuellen Merkmale für die bildbasierte Regelung nur von der Roboterposition ab und ist unabhängig gegenüber der tatsächlichen Blickrichtung der Kamera. Durch die Schwenkbarkeit der monokularen Kamera wird der Arbeitsbereich, über dem sich ein Referenzbild zur bildbasierten Regelung eignet, gegenüber einer statischen Kamera signifikant vergrößert. Dies ermöglicht die Navigation auch in texturarmen Umgebungen, die wenig verwertbare Textur- und Strukturmerkmale aufweisen.

Component-Resolved Diagnostic Study of Dermatophagoides Pteronyssinus Major Allergen Molecules in a Southern Chinese Cohort.

PubMed

Zeng, G; Luo, W; Zheng, P; Wei, N; Huang, H; Sun, B; Zhao, X

2015-01-01

Little is known about component-resolved diagnosis (CRD) for Dermatophagoides pteronyssinus (Der p) sensitization in the Chinese population. We aimed to evaluate sensitization to Der p components in southern China. Two-hundred immunotherapy-naïve patients with asthma and/or rhinitis positive to specific IgE (sIgE) against Der p extract, along with 20 Der p-negative nonallergic healthy controls, were tested for sIgE against Der p 1, Der p 2, and Der p 10 using ImmunoCAP 100. Seventy-five were further examined with the ImmunoCAP Immuno Solid-phase Allergen Chip (ISAC). Der p 10-positive patients were also tested for sIgE against crude extracts of cockroach, moth, and shrimp. In total, 183 (91.5%) of the 200 patients were sensitized to Der p 1 and/or Der p 2. The proportion of positive results and the median level of s1gE against Der p 1 were higher in children than in adults. Der p 1 and Der p 2 correlated with Der p in sIgE levels. ImmunoCAP ISAC demonstrated 100% specificity and 84% sensitivity in detecting Der p 1, Der p 2, and Der p 10 compared with ImmunoCAP 100. Sensitization to Der p 10 correlated well with sIgE to shrimp, moths, cockroaches, Pen m 1, Bla g 7, and Ani s 3. The detection of Der p 1 and Der p 2 provided a good reflection of atopy to Der p in a Chinese cohort. Sensitization to Der p 10 may result from cross-reactivity with seafood and cockroaches in coastal southern China. ImmunoCAP ISAC may be a useful tool for CRD, with comparable performance to ImmunoCAP 100.

Shape matters: The case for Ellipsoids and Ellipsoidal Water

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Tillack, Andreas F.; Robinson, Bruce H.

We describe the shape potentials used for the van der Waals interactions between soft-ellipsoids used to coarse-grain molecular moieties in our Metropolis Monte-Carlo simulation software. The morphologies resulting from different expressions for these van der Waals interaction potentials are discussed for the case of a prolate spheroid system with a strong dipole at the ellipsoid center. We also show that the calculation of ellipsoids is, at worst, only about fivefold more expensive computationally when compared to a simple Lennard- Jones sphere. Finally, as an application of the ellipsoidal shape we parametrize water from the original SPC water model and observemore » – just through the difference in shape alone – a significant improvement of the O-O radial distribution function when compared to experimental data.« less

A Distributed Middleware Architecture for Attack-Resilient Communications in Smart Grids

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Hodge, Brian S; Wu, Yifu; Wei, Jin

Distributed Energy Resources (DERs) are being increasingly accepted as an excellent complement to traditional energy sources in smart grids. As most of these generators are geographically dispersed, dedicated communications investments for every generator are capital cost prohibitive. Real-time distributed communications middleware, which supervises, organizes and schedules tremendous amounts of data traffic in smart grids with high penetrations of DERs, allows for the use of existing network infrastructure. In this paper, we propose a distributed attack-resilient middleware architecture that detects and mitigates the congestion attacks by exploiting the Quality of Experience (QoE) measures to complement the conventional Quality of Service (QoS)more » information to detect and mitigate the congestion attacks effectively. The simulation results illustrate the efficiency of our proposed communications middleware architecture.« less

A Distributed Middleware Architecture for Attack-Resilient Communications in Smart Grids: Preprint

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Wu, Yifu; Wei, Jin; Hodge, Bri-Mathias

Distributed energy resources (DERs) are being increasingly accepted as an excellent complement to traditional energy sources in smart grids. Because most of these generators are geographically dispersed, dedicated communications investments for every generator are capital-cost prohibitive. Real-time distributed communications middleware - which supervises, organizes, and schedules tremendous amounts of data traffic in smart grids with high penetrations of DERs - allows for the use of existing network infrastructure. In this paper, we propose a distributed attack-resilient middleware architecture that detects and mitigates the congestion attacks by exploiting the quality of experience measures to complement the conventional quality of service informationmore » to effectively detect and mitigate congestion attacks. The simulation results illustrate the efficiency of our proposed communications middleware architecture.« less

Revisiting the adsorption of copper-phthalocyanine on Au(111) including van der Waals corrections.

PubMed

Lüder, Johann; Eriksson, Olle; Sanyal, Biplab; Brena, Barbara

2014-03-28

We have studied the adsorption of copper-phthalocyanine on Au(111) by means of van der Waals corrected density functional theory using the Tkatchenko-Scheffler method. We have compared the element and site resolved adsorption distances to recent experimental normal-incident X-ray standing wave measurements. The measured adsorption distances could be reproduced within a deviation of 1% for the Cu atom, 1% for the C atoms, and 2% for the N atoms. The molecule was found to have a magnetic moment of 1 μB distributed over the Cu and the N atoms of the pyrrole ring. Simulated scanning tunnel microscopy images based on the total and on the spin-resolved differential charge densities are provided for bias voltages of -1.45 and 1.45 eV.

Optimal Regulation of Virtual Power Plants

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Dall Anese, Emiliano; Guggilam, Swaroop S.; Simonetto, Andrea

This paper develops a real-time algorithmic framework for aggregations of distributed energy resources (DERs) in distribution networks to provide regulation services in response to transmission-level requests. Leveraging online primal-dual-type methods for time-varying optimization problems and suitable linearizations of the nonlinear AC power-flow equations, we believe this work establishes the system-theoretic foundation to realize the vision of distribution-level virtual power plants. The optimization framework controls the output powers of dispatchable DERs such that, in aggregate, they respond to automatic-generation-control and/or regulation-services commands. This is achieved while concurrently regulating voltages within the feeder and maximizing customers' and utility's performance objectives. Convergence andmore » tracking capabilities are analytically established under suitable modeling assumptions. Simulations are provided to validate the proposed approach.« less

Two-probe versus van der Pauw method in studying the piezoresistivity of single-wall carbon nanotube thin films

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Yao, Yanbo; Duan, Xiaoshuang; Luo, Jiangjiang; Liu, Tao

2017-11-01

The use of the van der Pauw (VDP) method for characterizing and evaluating the piezoresistive behavior of carbon nanomaterial enabled piezoresistive sensors have not been systematically studied. By using single-wall carbon nanotube (SWCNT) thin films as a model system, herein we report a coupled electrical-mechanical experimental study in conjunction with a multiphysics finite element simulation as well as an analytic analysis to compare the two-probe and VDP testing configuration in evaluating the piezoresistive behavior of carbon nanomaterial enabled piezoresistive sensors. The key features regarding the sample aspect ratio dependent piezoresistive sensitivity or gauge factor were identified for the VDP testing configuration. It was found that the VDP test configuration offers consistently higher piezoresistive sensitivity than the two-probe testing method.

Das Smart Meter Gateway - Der kritische Erfolgsfaktor für die Digitalisierung der Energiewende

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Abs, Paul-Vincent

Der kritische Erfolgsfaktor der Digitalisierung in der Energiewirtschaft liegt im bevorstehenden hohen Investitionsvolumen und der Beherrschung der neuen Technik. Ein Weg zur Kostenminimierung liegt im Zusammenschluss der einzelnen Akteure, um gemeinsame Skalenvorteile zu heben. Auch bieten neue Geschäftsmodelle die Möglichkeit, zusätzliche Erlöse zu generieren.

On the stability analysis of a pair of van der Pol oscillators with delayed self-connection, position and velocity couplings

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Hu, Kun; Department of Mathematics, City University of Hong Kong, 83 Tat Chee Avenue, Kowloon; Chung, Kwok-wai, E-mail: makchung@cityu.edu.hk

2013-11-15

In this paper, we perform a stability analysis of a pair of van der Pol oscillators with delayed self-connection, position and velocity couplings. Bifurcation diagram of the damping, position and velocity coupling strengths is constructed, which gives insight into how stability boundary curves come into existence and how these curves evolve from small closed loops into open-ended curves. The van der Pol oscillator has been considered by many researchers as the nodes for various networks. It is inherently unstable at the zero equilibrium. Stability control of a network is always an important problem. Currently, the stabilization of the zero equilibriummore » of a pair of van der Pol oscillators can be achieved only for small damping strength by using delayed velocity coupling. An interesting question arises naturally: can the zero equilibrium be stabilized for an arbitrarily large value of the damping strength? We prove that it can be. In addition, a simple condition is given on how to choose the feedback parameters to achieve such goal. We further investigate how the in-phase mode or the out-of-phase mode of a periodic solution is related to the stability boundary curve that it emerges from a Hopf bifurcation. Analytical expression of a periodic solution is derived using an integration method. Some illustrative examples show that the theoretical prediction and numerical simulation are in good agreement.« less

PQScal (Power Quality Score Calculation for Distribution Systems with DER Integration)

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Power Quality is of great importance to evaluate the “health” of a distribution system, especially when the distributed energy resource (DER) penetration becomes more significant. The individual components that make up power quality, such as voltage magnitude and unbalance, can be measured in simulations or in the field, however, a comprehensive method to incorporate all of these values into a single score doesn't exist. As a result, we propose a methodology to quantify the power quality health using the single number value, named as Power Quality Score (PQS). The PQS is dependent on six metrics that are developed based onmore » both components that directly impact power quality and those are often reference in the context of power quality. These six metrics are named as System Average Voltage Magnitude Violation Index (SAVMVI), System Average Voltage Fluctuation Index (SAVFI), System Average Voltage Unbalance Index (SAVUI), System Control Device Operation Index (SCDOI), System Reactive Power Demand Index (SRPDI) and System Energy Loss Index (SELI). This software tool, PQScal, is developed based on this novel PQS methodology. Besides of traditional distribution systems, PQScal can also measure the power quality for distribution systems with various DER penetrations. PQScal has been tested on two utility distribution feeders with distinct model characteristics and its effectiveness has been proved. In sum, PQScal can help utilities or other parties to measure the power quality of distribution systems with DER integration easily and effectively.« less

Entwicklung von Landnutzungsszenarien für landschaftsökologische Fragestellungen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Fritsch, Uta

2002-04-01

Die Landschaften Mitteleuropas sind das Resultat einer langwierigen Geschichte menschlicher Landnutzung mit ihren unterschiedlichen, z.T. konkurrierenden Nutzungsansprüchen. Durch eine überwiegend intensive Beanspruchung haben die direkten und indirekten Auswirkungen der Landnutzung in vielen Fällen zu Umweltproblemen geführt. Die Disziplin der Landschaftsökologie hat es sich zur Aufgabe gemacht, Konzepte für eine nachhaltige Nutzung der Landschaft zu entwickeln. Eine wichtige Fragestellung stellt dabei die Abschätzung der möglichen Folgen von Landnutzungsänderungen dar. Für die Analyse der relevanten Prozesse in der Landschaft werden häufig mathematische Modelle eingesetzt, welche es erlauben die Landschaft unter aktuellen Verhältnissen oder hinsichtlich veränderter Rahmenbedingungen zu untersuchen. Die hypothetische Änderung der Landnutzung, die als Landnutzungsszenario bezeichnet wird, verkörpert eine wesentliche Modifikation der Rahmenbedingungen, weil Landnutzung mageblich Einfluss auf die natürlichen Prozesse der Landschaft nimmt. Während die Antriebskräfte einer solchen Änderung überwiegend von sozio-ökonomischen und politischen Entscheidungen gesteuert werden, orientiert sich die exakte Verortung der Landnutzungsänderungen an den naturräumlichen Bedingungen und folgt z.T. erkennbaren Regeln. Anhand dieser Vorgaben ist es möglich, räumlich explizite Landnutzungsszenarien zu entwickeln, die als Eingangsdaten für die Modellierung verschiedener landschaftsökologischer Fragestellungen wie z.B. für die Untersuchung des Einflusses der Landnutzung auf den Wasserhaushalt, die Erosionsgefahr oder die Habitatqualität dienen können. Im Rahmen dieser Dissertation wurde das rasterbasierte deterministische Allokationsmodell luck (Land Use Change Scenario Kit) für die explizite Verortung der Landnutzungsänderungen entwickelt. Es basiert auf den in der Landschaftsökologie üblichen räumlichen Daten wie Landnutzung, Boden sowie Topographie und richtet sich bei der Szenarienableitung nach den Leitbildern der Landschaftsplanung. Das Modell fut auf der Hypothese, dass das Landnutzungsmuster als Funktion seiner landschaftsökologischen Faktoren beschrieben werden kann. Das Veränderungspotenzial einer Landnutzungseinheit resultiert im Modell aus einer Kombination der Bewertung der relativen Eignung des Standortes für die jeweilige Landnutzung und der Berücksichtigung von Standorteigenschaften der umliegenden Nachbarn. Die Durchführung der Landnutzungsänderung im Modell ist iterativ angelegt, um den graduellen Prozess des Landschaftswandels nachvollziehen zu können. Als Fallbeispiel für die Anwendung solcher räumlich expliziten Landnutzungsszenarien dient die Fragestellung, inwieweit Landnutzungsänderungen die Hochwasserentstehung beeinflussen. Um den Einfluss auf die Hochwasserentstehung für jede der Landnutzungskategorien – bebaute, landwirtschaftlich genutzte und naturnahe Flächen – abschätzen zu können, wird im Landnutzungsmodell luck exemplarisch für jede Kategorie ein Teilmodell für die Veränderung von Landnutzung angeboten: 1) Ausdehnung der Siedlungsfläche: Dieses Teilmodell fut auf der Annahme, dass sich Siedlungen nur in direkter Nachbarschaft bereits bestehender Bebauung und bevorzugt entlang von Entwicklungsachsen ausbreiten. Steile Hangneigungen stellen für potenzielle Standorte ein Hemmnis bei der Ausbreitung dar. 2) Stilllegung von Grenzertragsackerflächen: Gemä der Hypothese, dass sich die Stilllegung von Ackerflächen an der potenziellen Ertragsleistung der Standorte orientiert, werden in diesem Teilmodell alle Ackerstandorte dahingehend bewertet und die Flächen mit der geringsten Leistungsfähigkeit stillgelegt. Bei homogenen Gebietseigenschaften werden die Stilllegungsflächen zufällig auf die Ackerfläche verteilt. 3) Etablierung von Schutzgebieten in Ufer- und Auenbereichen: Ausgehend von der These, dass sich entlang von Flüssen sensible Flächen befinden, deren Schutz positive Folgen für das Leistungsvermögen der Landschaft haben kann, werden in diesem Teilmodell schützenswerte Ufer- und Auenbereiche auf derzeit landwirtschaftlich genutzten Flächen ausgewiesen. Die Gröe der Schutzgebietsfläche orientiert sich an der Morphologie der umgebenden Landschaft. Die drei Teilmodelle wurden hinsichtlich der implizierten Hypothesen mit vielen unterschiedlichen Ansätzen validiert. Das Resultat dieser intensiven Analyse zeigt für jedes Teilmodell eine zufriedenstellende Tauglichkeit. Die Modellierung der Landnutzungsänderungen wurden in drei mesoskaligen Flusseinzugsgebieten mit einer Fläche zwischen 100 und 500 km² durchgeführt, die sich markant in ihrer Landnutzung unterscheiden. Besonderer Wert wurde bei der Gebietsauswahl darauf gelegt, dass eines der Gebiete intensiv landwirtschaftlich genutzt wird, eines dicht besiedelt und eines vorwiegend bewaldet ist. Im Hinblick auf ihre Relevanz für die vorliegende Fragestellung wurden aus bestehenden Landnutzungstrends die Szenarien für (1) die prognostizierte Siedlungsfläche für das Jahr 2010, (2) die möglichen Konsequenzen des EU-weiten Beschlusses der Agenda 2000 und (3) die Novelle des Bundesnaturschutzgesetzes aus dem Jahr 2001 abgeleitet. Jedes Szenario wurde mit Hilfe des Modells auf die drei Untersuchungsgebiete angewendet. Dabei wurden für die Siedlungsausdehnung in allen drei Gebieten realistische Landnutzungsmuster generiert. Einschränkungen ergeben sich bei der Suche nach Grenzertragsstilllegungsflächen. Hier hat unter homogenen Gebietseigenschaften die zufällige Verteilung von Flächen für die Stilllegung zu einem unrealistischen Ergebnis geführt. Die Güte der Schutzgebietsausweisung ist mageblich an die aktuelle Landnutzung der Aue und die Morphologie des Geländes gebunden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Flächen in den Ufer- und Auenbereichen mehrheitlich unter derzeitiger Ackernutzung stehen und der Flusslauf sich in das Relief eingetieft hat. Exemplarisch werden für jeden Landnutzungstrend die hydrologischen Auswirkungen anhand eines historischen Hochwassers beschrieben, aus denen jedoch keine pauschale Aussage zum Einfluss der Landnutzung abgeleitet werden kann. Die Studie demonstriert die Bedeutung des Landnutzungsmusters für die natürlichen Prozesse in der Landschaft und unterstreicht die Notwendigkeit einer räumlich expliziten Modellierung für landschaftsökologische Fragestellungen in der Mesoskala. Today′s landscapes in Central Europe are the result of a long history of land-use, which is characterised by many different demands. The immediate and long-term consequences of predominantly intensive land-use have led to environmental problems in many cases. Therefore it is necessary to develop strategies for the maintenance of landscape efficiency which take into account the different claims of utilisation. In this context the estimation of possible impacts of land-use changes represents an important statement of problem. For the analysis of the relevant processes within the landscape, it is common to apply mathematical models. Such models enable the investigation of the landscape under current conditions or with regard to modified boundary conditions. A hypothetic alteration of land-use, which is termed as land-use scenario, represents a substantial modification of the boundary conditions, because land-use exerts a strong influence on the natural processes of the landscape. While the driving forces are predominantly governed by socio-economical and political decisions, the exact location of land-use changes within the landscape mainly depends on the natural conditions and follows partly transparent rules. With these presumptions it is possible to develop land-use scenarios, which can serve as input data for the modelling of different questions of landscape ecology such as the influence of land-use on the water balance, the danger of erosion or the quality of habitat characteristics. In the context of this thesis the grid-based deterministic allocation model luck (Land Use Change Scenario Kit) for the allocation of land-use changes was developed. It is based upon the types of spatial data, which are commonly used in landscape ecology, such as information on land-use, soils as well as topography. The derivation of scenarios follows the approaches of landscape planning. The model is based upon the hypothesis, that land-use structure can be described as a function of its landscape ecological factors. The potential of a site to become subject to land-use changes, results from a combination of its local qualities and the site characteristics of its neighbourhood. Land-use change is realised iteratively in order to simulate the gradual process of changes in the landscape. The influence of land-use changes on flood generation serves as a case study to demonstrate the need for spatial explicit land-use scenarios. For each land-use category – built up areas, agriculturally used areas and natural/semi-natural land – the model luck offers a submodel for investigating the effect of land-use changes on flood generation: 1) Expansion of settlement area: This submodel is based upon the assumption that settlements spread only in the neighbourhood of already existing built-up areas and preferentially along infrastructural axes of development. Steep slopes inhibit the spreading on potential locations. 2) Set-aside of marginal yield sites under agricultural use: Setting-aside of arable land is based on the hypothesis that the selection of arable land to be set-aside depends on the potential yield efficiency of the locations. Within this submodel all fields under agricultural use are valued to that effect and the ones with the least productive efficiency are selected as set-aside locations. In case of homogeneous area qualities the set-aside locations are selected randomly. 3) Establishment of protected areas in waterside and ripearian areas: This submodel takes into consideration that the protection of sensitive areas along the river courses may have positive consequences for the efficiency of the landscape. Therefore this submodel establishes protection zones on waterside and ripearian sites under currently agricultural use, that might be of value for nature conservation. The size of the protection area depends on the morphology of the surrounding landscape. The three submodels were validated with respect to the implied hypotheses by the help of many different approaches. The result of this intensive analysis shows a satisfying suitability for each of the submodels. The simulation of land-use changes was carried out for three mesoscale river catchments with an area between 100 and 500 km². Special attention was paid to the fact that these areas should be markingly different in their land-use: One study area is predominantly under intensive agricultural use, one is densely populated and the third one is covered by forest in large parts of the area. With regard to their relevance to the onhand question from existing land-use trends scenarios were derived for the prognosed settlement area for the year 2010, for the possible consequences of the EU-wide agreement of Agenda 2000 and for the amending federal conservation law dating to the year 2001, which enhances the enlargement of protected areas. Each scenario was applied to the three study areas utilizing the model luck. For the expansion of the settlement areas in all three study areas realistic land-use patterns were generated. Limitations arose only in the context of the search for marginal yield fields. Here, the random distribution of areas to be set-aside under homogeneous conditions led to unrealistic results. The quality of the establishment of protected areas in waterside and ripearian areas is substantially bound to current land-use and the morphology of the area. The best results for this submodel are achieved if waterside and ripearian areas are mainly arable land and if the river has lowered its course into the morphology. The hydrological consequences are described exemplarily for each land-use trend with a historical flood event. The interpretation of the hydrographs does not allow global statements about the influence of land-use. The study demonstrates the significance of land-use pattern for the natural processes in the landscape and underlines the necessity of spatially explicit modelling for landscape ecological questions at the mesoscale.

Computer Simulation of the Forces Acting on the Polystyrene Probe Submerged into the Succinonitrile Near Phase Transition

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Bune, Andris V.; Kaukler, William F.; Whitaker, Ann F. (Technical Monitor)

2001-01-01

Modeling approach to simulate both mesoscale and microscopic forces acting in a typical AFM experiment is presented. At mesoscale level interaction between the cantilever tip and the sample surface is primarily described by the balance of attractive Van der Waals and repulsive forces. The model of cantilever oscillations is applicable to both non-contact and "tapping" AFM. This model can be farther enhanced to describe nanoparticle manipulation by cantilever. At microscopic level tip contamination and details of tip-surface interaction can be simulated using molecular dynamics approach. Integration of mesoscale model with molecular dynamic model is discussed.

Free Energy Difference in Indolicidin Attraction to Eukaryotic and Prokaryotic Model Cell Membranes

DTIC Science & Technology

2012-02-16

calculated from the charge density distribution ρq(z) obtained from the simulations using the following relationship:28,36,46 ∫ = ρ ′ ′ ε − E z z z ( ) ( ) dL ...the overall van der Waals interactions by substituting the bulkier tryptophan residues with smaller phenylalanine residues will, however, noticeably

Rückwärtsintegration - Zu den Verhältnissen Gymnasium, Hochschule und Arbeitswelt

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schmid, Gerhard; Heppner, Winfried; Focht, Eva

In seiner 2007 erschienen Sammlung von Vorträgen und Essays beschäftigt sich Wolfgang Frühwald, mit der Frage "Wieviel Wissen brauchen wir?“ [1] Die Kernproblematik moderner Wissenschaft und Forschung sieht der Autor, emeritierter Ordinarius für Neuere Deutsche Literaturwissenschaft und von 1992 bis 1997 Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft, einerseits in der zunehmenden Spezialisierung der Wissenschaftsbereiche, andererseits in der Gefahr der Abkoppelung der Naturwissenschaften von den Geisteswissenschaften. Wiederholt plädiert er dafür, über der rasanten Entwicklung beispielsweise in der Biologie und Physik, die historische, gesellschaftliche und besonders die ethische Dimension der Forschung nicht zu übersehen und fordert eine übergeordnete Theorie der Wissenschaft, die nur im Dialog zwischen den einzelnen Fachgebieten zu entwickeln sei.

A Meta-Analysis of Single-Family Deep Energy Retrofit Performance in the U.S.

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Less, Brennan; Walker, Iain

2014-03-01

The current state of Deep Energy Retrofit (DER) performance in the U.S. has been assessed in 116 homes in the United States (US), using actual and simulated data gathered from the available domestic literature. Substantial airtightness reductions averaging 63% (n=48) were reported (two- to three-times more than in conventional retrofits), with average post-retrofit airtightness of 4.7 Air Changes per House at 50 Pascal (ACH50) (n=94). Yet, mechanical ventilation was not installed consistently. In order to avoid indoor air quality (IAQ) issues, all future DERs should comply with ASHRAE 62.2-2013 requirements or equivalent. Projects generally achieved good energy results, with averagemore » annual net-site and net-source energy savings of 47%±20% and 45%±24% (n=57 and n=35), respectively, and carbon emission reductions of 47%±22% (n=23). Net-energy reductions did not vary reliably with house age, airtightness, or reported project costs, but pre-retrofit energy usage was correlated with total reductions (MMBtu). Annual energy costs were reduced $1,283±$804 (n=31), from a pre-retrofit average of $2,738±$1,065 to $1,588±$561 post-retrofit (n=25 and n=39). The average reported incremental project cost was $40,420±$30,358 (n=59). When financed on a 30-year term, the median change in net-homeownership cost was only $1.00 per month, ranging from $149 in savings to an increase of $212 (mean=$15.67±$87.74; n=28), and almost half of the projects resulted in reductions in net-cost. The economic value of a DER may be much greater than is suggested by these net-costs, because DERs entail substantial non-energy benefits (NEBs), and retrofit measures may add value to a home at resale similarly to general remodeling, PV panel installation, and green/energy efficient home labels. These results provide estimates of the potential of DERs to address energy use in existing homes across climate zones that can be used in future estimates of the technical potential to reduce household energy use and greenhouse gas emissions through DERs.« less

Two-dimensional antimonene single crystals grown by van der Waals epitaxy.

PubMed

Ji, Jianping; Song, Xiufeng; Liu, Jizi; Yan, Zhong; Huo, Chengxue; Zhang, Shengli; Su, Meng; Liao, Lei; Wang, Wenhui; Ni, Zhenhua; Hao, Yufeng; Zeng, Haibo

2016-11-15

Unlike the unstable black phosphorous, another two-dimensional group-VA material, antimonene, was recently predicted to exhibit good stability and remarkable physical properties. However, the synthesis of high-quality monolayer or few-layer antimonenes, sparsely reported, has greatly hindered the development of this new field. Here, we report the van der Waals epitaxy growth of few-layer antimonene monocrystalline polygons, their atomical microstructure and stability in ambient condition. The high-quality, few-layer antimonene monocrystalline polygons can be synthesized on various substrates, including flexible ones, via van der Waals epitaxy growth. Raman spectroscopy and transmission electron microscopy reveal that the obtained antimonene polygons have buckled rhombohedral atomic structure, consistent with the theoretically predicted most stable β-phase allotrope. The very high stability of antimonenes was observed after aging in air for 30 days. First-principle and molecular dynamics simulation results confirmed that compared with phosphorene, antimonene is less likely to be oxidized and possesses higher thermodynamic stability in oxygen atmosphere at room temperature. Moreover, antimonene polygons show high electrical conductivity up to 10 4  S m -1 and good optical transparency in the visible light range, promising in transparent conductive electrode applications.

Two-dimensional antimonene single crystals grown by van der Waals epitaxy

PubMed Central

Ji, Jianping; Song, Xiufeng; Liu, Jizi; Yan, Zhong; Huo, Chengxue; Zhang, Shengli; Su, Meng; Liao, Lei; Wang, Wenhui; Ni, Zhenhua; Hao, Yufeng; Zeng, Haibo

2016-01-01

Unlike the unstable black phosphorous, another two-dimensional group-VA material, antimonene, was recently predicted to exhibit good stability and remarkable physical properties. However, the synthesis of high-quality monolayer or few-layer antimonenes, sparsely reported, has greatly hindered the development of this new field. Here, we report the van der Waals epitaxy growth of few-layer antimonene monocrystalline polygons, their atomical microstructure and stability in ambient condition. The high-quality, few-layer antimonene monocrystalline polygons can be synthesized on various substrates, including flexible ones, via van der Waals epitaxy growth. Raman spectroscopy and transmission electron microscopy reveal that the obtained antimonene polygons have buckled rhombohedral atomic structure, consistent with the theoretically predicted most stable β-phase allotrope. The very high stability of antimonenes was observed after aging in air for 30 days. First-principle and molecular dynamics simulation results confirmed that compared with phosphorene, antimonene is less likely to be oxidized and possesses higher thermodynamic stability in oxygen atmosphere at room temperature. Moreover, antimonene polygons show high electrical conductivity up to 104 S m−1 and good optical transparency in the visible light range, promising in transparent conductive electrode applications. PMID:27845327

Optimizing Protein-Protein van der Waals Interactions for the AMBER ff9x/ff12 Force Field.

PubMed

Chapman, Dail E; Steck, Jonathan K; Nerenberg, Paul S

2014-01-14

The quality of molecular dynamics (MD) simulations relies heavily on the accuracy of the underlying force field. In recent years, considerable effort has been put into developing more accurate dihedral angle potentials for MD force fields, but relatively little work has focused on the nonbonded parameters, many of which are two decades old. In this work, we assess the accuracy of protein-protein van der Waals interactions in the AMBER ff9x/ff12 force field. Across a test set of 44 neat organic liquids containing the moieties present in proteins, we find root-mean-square (RMS) errors of 1.26 kcal/mol in enthalpy of vaporization and 0.36 g/cm(3) in liquid densities. We then optimize the van der Waals radii and well depths for all of the relevant atom types using these observables, which lowers the RMS errors in enthalpy of vaporization and liquid density of our validation set to 0.59 kcal/mol (53% reduction) and 0.019 g/cm(3) (46% reduction), respectively. Limitations in our parameter optimization were evident for certain atom types, however, and we discuss the implications of these observations for future force field development.

A statistical model of the human core-temperature circadian rhythm

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Brown, E. N.; Choe, Y.; Luithardt, H.; Czeisler, C. A.

2000-01-01

We formulate a statistical model of the human core-temperature circadian rhythm in which the circadian signal is modeled as a van der Pol oscillator, the thermoregulatory response is represented as a first-order autoregressive process, and the evoked effect of activity is modeled with a function specific for each circadian protocol. The new model directly links differential equation-based simulation models and harmonic regression analysis methods and permits statistical analysis of both static and dynamical properties of the circadian pacemaker from experimental data. We estimate the model parameters by using numerically efficient maximum likelihood algorithms and analyze human core-temperature data from forced desynchrony, free-run, and constant-routine protocols. By representing explicitly the dynamical effects of ambient light input to the human circadian pacemaker, the new model can estimate with high precision the correct intrinsic period of this oscillator ( approximately 24 h) from both free-run and forced desynchrony studies. Although the van der Pol model approximates well the dynamical features of the circadian pacemaker, the optimal dynamical model of the human biological clock may have a harmonic structure different from that of the van der Pol oscillator.

CHONDRICHTHYES, Knorpelfische

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Goldschmid, Alfred

Die über 1.100 Arten der Knorpelfische sind nur etwa 4% aller heute lebenden Fischarten. Ihrknorpeliges Endoskelett kann zwar verkalken, wird abernie zu Knochen umgebaut. Der Schädel besteht nur aus Neurocranium und Viscerocranium, ein Dermatocranium fehlt. Knochen findet sich nur in den Plakoidschuppen der Körperdecke. Eine Schwimmblase wie bei den Knochenfischen wird nie gebildet. Mund- und Nasenöffnungen liegen ventral; der Endolymphgang bleibt zeitlebens mit der Epidermis verbunden. Der mediale Teil der Beckenflosse der Männchen dient als Kopulationsorgan (Mixopterygium, Klasper) (Abb. 208, 209B) bei der inneren Befruchtung.

A Peridynamic Approach for Nanoscratch Simulation of the Cement Mortar

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zhao, Jingjing; Zhang, Qing; Lu, Guangda; Chen, Depeng

2018-03-01

The present study develops a peridynamic approach for simulating the nanoscratch procedure on the cement mortar interface. In this approach, the cement and sand are considered as discrete particles with certain mechanical properties on the nanoscale. Besides, the interaction force functions for different components in the interface are represented by combining the van der Waals force and the peridynamic force. The nanoscratch procedures with the indenter moving along certain direction either parallel or perpendicular to the interface are simulated in this paper. The simulation results show the damage evolution processes and the final damage distributions of the cement mortar under different scratching speed and depth of the indenter, indicating that the interface between cement and sand is a weak area.

Crystal Structures of Mite Allergens Der f 1 and Der p 1 Reveal Differences in Surface-Exposed Residues that May Influence Antibody Binding

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Chruszcz, Maksymilian; Chapman, Martin D.; Vailes, Lisa D.

2009-12-01

The Group 1 mite allergens, Der f 1 and Der p 1, are potent allergens excreted by Dermatophagoides farinae and Dermatophagoides pteronyssinus, respectively. The human IgE antibody responses to the Group 1 allergens show more cross-reactivity than the murine IgG antibody responses which are largely species-specific. Here, we report the crystal structure of the mature form of Der f 1, which was isolated from its natural source, and a new, high-resolution structure of mature recombinant Der p 1. Unlike Der p 1, Der f 1 is monomeric both in the crystalline state and in solution. Moreover, no metal binding ismore » observed in the structure of Der f 1, despite the fact that all amino acids involved in Ca{sup 2+} binding in Der p 1 are completely conserved in Der f 1. Although Der p 1 and Der f 1 share extensive sequence identity, comparison of the crystal structures of both allergens revealed structural features which could explain the differences in murine and human IgE antibody responses to these allergens. There are structural differences between Der f 1 and Der p 1 which are unevenly distributed on the allergens' surfaces. This uneven spatial arrangement of conserved versus altered residues could explain both the specificity and cross-reactivity of antibodies against Der f 1 and Der p 1.« less

Werner Heisenberg zum 100. Geburtstag: Pionier der Quantenmechanik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Jacobi, Manfred

2001-11-01

Werner Heisenberg war eine der prägendsten Gestalten der Physik des 20. Jahrhunderts. Zu seinen wichtigsten Verdiensten gehören die Grundlegung der Quantenmechanik, die Formulierung der Unschärferelationen sowie die Beteiligung an der Ausarbeitung der Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik. Darüber hinaus lieferte er Arbeiten von fundamentalem Charakter zur Theorie des Atomkerns, zur kosmischen Strahlung und zur Quantenfeldtheorie. Während des Krieges war er an den Arbeiten des Uranvereins beteiligt, der die Möglichkeit einer Entwicklung von Kernwaffen untersuchte, jedoch über Vorarbeiten zur Reaktorphysik nicht hinauskam. Wegen dieser Tätigkeit wurde er bei Kriegsende für einige Monate in England interniert. Nach seiner Rückkehr widmete er sich vor allem dem Aufbau der Physik in Deutschland, die während der NS-Zeit nahezu ihrer gesamten Substanz beraubt worden war.

Density, structure, and dynamics of water: The effect of van der Waals interactions

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wang, Jue; Román-Pérez, G.; Soler, Jose M.; Artacho, Emilio; Fernández-Serra, M.-V.

2011-01-01

It is known that ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations of liquid water at ambient conditions, based on the generalized gradient approximation (GGA) to density functional theory (DFT), with commonly used functionals fail to produce structural and diffusive properties in reasonable agreement with experiment. This is true for canonical, constant temperature simulations where the density of the liquid is fixed to the experimental density. The equilibrium density, at ambient conditions, of DFT water has recently been shown by Schmidt et al. [J. Phys. Chem. B, 113, 11959 (2009)] to be underestimated by different GGA functionals for exchange and correlation, and corrected by the addition of interatomic pair potentials to describe van der Waals (vdW) interactions. In this contribution we present a DFT-AIMD study of liquid water using several GGA functionals as well as the van der Waals density functional (vdW-DF) of Dion et al. [Phys. Rev. Lett. 92, 246401 (2004)]. As expected, we find that the density of water is grossly underestimated by GGA functionals. When a vdW-DF is used, the density improves drastically and the experimental diffusivity is reproduced without the need of thermal corrections. We analyze the origin of the density differences between all the functionals. We show that the vdW-DF increases the population of non-H-bonded interstitial sites, at distances between the first and second coordination shells. However, it excessively weakens the H-bond network, collapsing the second coordination shell. This structural problem is partially associated to the choice of GGA exchange in the vdW-DF. We show that a different choice for the exchange functional is enough to achieve an overall improvement both in structure and diffusivity.

Bereits nach Ablauf der Halbwertszeit droht der vollständige Zerfall Die britische Atomic Scientists’ Association, die Ideologie der „objektiven” Wissenschaft und die H-Bombe

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Laucht, Christoph

Präsident Harry Trumans Verlautbarung vom 31.1.1950, seine Regierung wolle die Entwicklung der Wasserstoffbombe vorantreiben, fand große Beachtung in den britischen Medien. Die illustrierte Zeitschrift Picture Post widmete der HBombe einen Artikel, der unter anderem kurze Stellungnahmen der britischen Atomwissenschaftler Eric Burhop, Kathleen Lonsdale, Harrie Massey, Rudolf Peierls und Maurice Pryce enthielt, die alle Mitglieder der Atomic Scientists' Association (ASA) waren.

Optimal Operation and Dispatch of Voltage Regulation Devices Considering High Penetrations of Distributed Photovoltaic Generation

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Mather, Barry A; Hodge, Brian S; Cho, Gyu-Jung

Voltage regulation devices have been traditionally installed and utilized to support distribution voltages. Installations of distributed energy resources (DERs) in distribution systems are rapidly increasing, and many of these generation resources have variable and uncertain power output. These generators can significantly change the voltage profile for a feeder; therefore, in the distribution system planning stage of the optimal operation and dispatch of voltage regulation devices, possible high penetrations of DERs should be considered. In this paper, we model the IEEE 34-bus test feeder, including all essential equipment. An optimization method is adopted to determine the optimal siting and operation ofmore » the voltage regulation devices in the presence of distributed solar power generation. Finally, we verify the optimal configuration of the entire system through the optimization and simulation results.« less

A crossover in anisotropic nanomechanochemistry of van der Waals crystals

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Shimamura, Kohei; Misawa, Masaaki; Li, Ying; Kalia, Rajiv K.; Nakano, Aiichiro; Shimojo, Fuyuki; Vashishta, Priya

2015-12-01

In nanoscale mechanochemistry, mechanical forces selectively break covalent bonds to essentially control chemical reactions. An archetype is anisotropic detonation of layered energetic molecular crystals bonded by van der Waals (vdW) interactions. Here, quantum molecular dynamics simulations reveal a crossover of anisotropic nanomechanochemistry of vdW crystal. Within 10-13 s from the passage of shock front, lateral collision produces NO2 via twisting and bending of nitro-groups and the resulting inverse Jahn-Teller effect, which is mediated by strong intra-layer hydrogen bonds. Subsequently, as we transition from heterogeneous to homogeneous mechanochemical regimes around 10-12 s, shock normal to multilayers becomes more reactive, producing H2O assisted by inter-layer N-N bond formation. These time-resolved results provide much needed atomistic understanding of nanomechanochemistry that underlies a wider range of technologies.

Revisiting the adsorption of copper-phthalocyanine on Au(111) including van der Waals corrections

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Lüder, Johann; Eriksson, Olle; Sanyal, Biplab

2014-03-28

We have studied the adsorption of copper-phthalocyanine on Au(111) by means of van der Waals corrected density functional theory using the Tkatchenko-Scheffler method. We have compared the element and site resolved adsorption distances to recent experimental normal-incident X-ray standing wave measurements. The measured adsorption distances could be reproduced within a deviation of 1% for the Cu atom, 1% for the C atoms, and 2% for the N atoms. The molecule was found to have a magnetic moment of 1 μ{sub B} distributed over the Cu and the N atoms of the pyrrole ring. Simulated scanning tunnel microscopy images based onmore » the total and on the spin-resolved differential charge densities are provided for bias voltages of −1.45 and 1.45 eV.« less

Molecular dynamics simulation of water in and around carbon nanotubes: A coarse-grained description

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Pantawane, Sanwardhini; Choudhury, Niharendu, E-mail: nihcho@barc.gov.in

2016-05-23

In the present study, we intend to investigate behaviour of water in and around hydrophobic open ended carbon nanotubes (CNTs) using a coarse-grained, core-softened model potential for water. The model potential considered here for water has recently been shown to successfully reproduce dynamic, thermodynamic and structural anomalies of water. The epitome of the study is to understand the incarceration of this coarse-grained water in a single-file carbon nanotube. In order to examine the effect of fluid-water van der Waals interaction on the structure of fluid in and around the nanotube, we have simulated three different CNT-water systems with varying degreemore » of solute-water dispersion interaction. The analyses of the radial one-particle density profiles reveal varying degree of permeation and wetting of the CNT interior depending on the degree of fluid-solute attractive van der Waals interaction. A peak in the radial density profile slightly off the nanotube axis signifies a zigzag chain of water molecule around the CNT axis. The average numbers of water molecules inside the CNT have been shown to increase with the increase in fluid-water attractive dispersion interaction.« less

Einstellung und Wissen von Lehramtsstudierenden zur Evolution - ein Vergleich zwischen Deutschland und der Türkei

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Graf, Dittmar; Soran, Haluk

Es wird eine Untersuchung vorgestellt, in der Wissen und Überzeugungen von Lehramtsstudierenden aller Fächer zum Thema Evolution an zwei Universitäten in Deutschland und der Türkei erhoben worden sind. Die Befragung wurde in Dortmund und in Ankara durchgeführt. Es stellte sich heraus, dass ausgeprägte Defizite im Verständnis der Evolutionsmechanismen herrschen. Viele Studierende, insbesondere aus der Türkei, sind nicht von der Faktizität der Evolution überzeugt. Dies gilt sowohl für Studierende mit Fach Biologie als auch für Studierende mit anderen Fächern. Näher untersucht worden sind die Faktoren, die die Überzeugungen zur Evolution beeinflussen können, was ja in Anbetracht der hohen Ablehnungsrate der Evolution von besonderem Interesse ist. Das Vertrauen in die Wissenschaft spielt hierbei eine besondere Rolle: Wer der Wissenschaft vertraut, ist auch eher von der Evolution überzeugt, als diejenigen, die skeptisch gegenüber der Wissenschaft sind.

Attractive particle interaction forces and packing density of fine glass powders

PubMed Central

Parteli, Eric J. R.; Schmidt, Jochen; Blümel, Christina; Wirth, Karl-Ernst; Peukert, Wolfgang; Pöschel, Thorsten

2014-01-01

We study the packing of fine glass powders of mean particle diameter in the range (4–52) μm both experimentally and by numerical DEM simulations. We obtain quantitative agreement between the experimental and numerical results, if both types of attractive forces of particle interaction, adhesion and non-bonded van der Waals forces are taken into account. Our results suggest that considering only viscoelastic and adhesive forces in DEM simulations may lead to incorrect numerical predictions of the behavior of fine powders. Based on the results from simulations and experiments, we propose a mathematical expression to estimate the packing fraction of fine polydisperse powders as a function of the average particle size. PMID:25178812

Zusammenarbeit aus Sicht eines outgesourcten Instandhalters

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Grüßer, Stefan; Loeven, Heinz-Wilhelm

Dauerhafter Unternehmenserfolg ist nur mit einer fortschrittlichen Instandhaltung zu erzielen. Durch den enormen Kostendruck infolge der Globalisierung und die Innovationssprünge auf der technischen Seite wird auch die Frage nach der modernen Organisationsform für die Instandhaltung gestellt. Eine Möglichkeit der Kostenoptimierung ist das Outsourcing von Instandhaltungsleistungen. Hierbei ist es unerlässlich, dass sich die Mitarbeiter zum Dienstleister entwickeln. In diesem Beitrag wird die Entwicklung der InfraServ Knapsack von einer internen Instandhaltungsabteilung hin zu einem Industriellen Dienstleister beschrieben und Aspekte der Zusammenarbeit mit externen Kunden aus der Sicht des outgesourcten Instandhalters geschildert. Es werden die wichtigen Entwicklungsschritte zur Dienstleistungsorientierung der früheren Eigeninstandhaltung aufgezeigt. Dieser Beitrag ist nicht als "Königsweg“ zu verstehen, er soll vielmehr anhand der Erfahrungen einer outgesourcten Eigeninstandhaltung Anregungen für die Entwicklung der eigenen Instandhaltungsorganisation liefern.

Heterologous Expression of Der Homologs in an Escherichia coli der Mutant and Their Functional Complementation

PubMed Central

Choi, Eunsil; Kang, Nalae; Jeon, Young; Pai, Hyun-Sook

2016-01-01

ABSTRACT The unique Escherichia coli GTPase Der (double Era-like GTPase), which contains tandemly repeated GTP-binding domains, has been shown to play an essential role in 50S ribosomal subunit biogenesis. The depletion of Der results in the accumulation of precursors of 50S ribosomal subunits that are structurally unstable at low Mg2+ concentrations. Der homologs are ubiquitously found in eubacteria. Conversely, very few are conserved in eukaryotes, and none is conserved in archaea. In the present study, to verify their conserved role in bacterial 50S ribosomal subunit biogenesis, we cloned Der homologs from two gammaproteobacteria, Klebsiella pneumoniae and Salmonella enterica serovar Typhimurium; two pathogenic bacteria, Staphylococcus aureus and Neisseria gonorrhoeae; and the extremophile Deinococcus radiodurans and then evaluated whether they could functionally complement the E. coli der-null phenotype. Only K. pneumoniae and S. Typhimurium Der proteins enabled the E. coli der-null strain to grow under nonpermissive conditions. Sucrose density gradient experiments revealed that the expression of K. pneumoniae and S. Typhimurium Der proteins rescued the structural instability of 50S ribosomal subunits, which was caused by E. coli Der depletion. To determine what allows their complementation, we constructed Der chimeras. We found that only Der chimeras harboring both the linker and long C-terminal regions could reverse the growth defects of the der-null strain. Our findings suggest that ubiquitously conserved essential GTPase Der is involved in 50S ribosomal subunit biosynthesis in various bacteria and that the linker and C-terminal regions may participate in species-specific recognition or interaction with the 50S ribosomal subunit. IMPORTANCE In Escherichia coli, Der (double Era-like GTPase) is an essential GTPase that is important for the production of mature 50S ribosomal subunits. However, to date, its precise role in ribosome biogenesis has not been clarified. In this study, we used five Der homologs from gammaproteobacteria, pathogenic bacteria, and an extremophile to elucidate their conserved function in 50S ribosomal subunit biogenesis. Among them, Klebsiella pneumoniae and Salmonella enterica serovar Typhimurium Der homologs implicated the participation of Der in ribosome assembly in E. coli. Our results show that the linker and C-terminal regions of Der homologs are correlated with its functional complementation in E. coli der mutants, suggesting that they are involved in species-specific recognition or interaction with 50S ribosomal subunits. PMID:27297882

Structure-based design and screening of inhibitors for an essential bacterial GTPase, Der.

PubMed

Hwang, Jihwan; Tseitin, Vladimir; Ramnarayan, Kal; Shenderovich, Mark D; Inouye, Masayori

2012-05-01

Der is an essential and widely conserved GTPase that assists assembly of a large ribosomal subunit in bacteria. Der associates specifically with the 50S subunit in a GTP-dependent manner and the cells depleted of Der accumulate the structurally unstable 50S subunit, which dissociates into an aberrant subunit at a lower Mg(2+) concentration. As Der is an essential and ubiquitous protein in bacteria, it may prove to be an ideal cellular target against which new antibiotics can be developed. In the present study, we describe our attempts to identify novel antibiotics specifically targeting Der GTPase. We performed the structure-based design of Der inhibitors using the X-ray crystal structure of Thermotoga maritima Der (TmDer). Virtual screening of commercially available chemical library retrieved 257 small molecules that potentially inhibit Der GTPase activity. These 257 chemicals were tested for their in vitro effects on TmDer GTPase and in vivo antibacterial activities. We identified three structurally diverse compounds, SBI-34462, -34566 and -34612, that are both biologically active against bacterial cells and putative enzymatic inhibitors of Der GTPase homologs. We also presented the possible interactions of each compound with the Der GTP-binding site to understand the mechanism of inhibition. Therefore, our lead compounds inhibiting Der GTPase provide scaffolds for the development of novel antibiotics against antibiotic-resistant pathogenic bacteria.

Kants Theorie der Sonne: Physikgeschichte

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Jacobi, Manfred

2005-01-01

Im Rahmen seiner Kosmogonie entwickelte der junge Immanuel Kant eine Theorie der Sonne. Sie ist ein einzigartiges Zeugnis seiner intuitiven Vorstellungskraft und beweist auch die Leistungsfähigkeit der damaligen, vorwiegend von Newton geprägten Weltsicht. Entstehung, Aufbau und Dynamik der Sonne werden in Kants Theorie ebenso erklärt wie etwa das Phänomen der Sonnenflecken.

Funkmesstechnik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Plaßmann, Wilfried

Ein Hauptgebiet der Funkmesstechnik ist durch den Begriff RADAR (radio detection and ranging gekennzeichnet. Bei diesem Verfahren werden impulsförmige elektromagnetische Wellen von einer Antenne ausgesendet und an Körpern oder Stoffverteilungen (Wolken) reflektiert. Die Sendeantenne wird auf Empfang umgeschaltet, und anhand des Echos sind Rückschlüsse auf die Lage und die Beschaffenheit der Körper oder der Stoffverteilungen möglich. Angewendet wird die Radartechnik bei der Kontrolle und der Sicherung des Land-, Wasser- und Flugverkehrs, in der Meteorologie zur Wetterprognose, in der Astrologie und im militärischen Bereich.

In silico structural analysis of group 3, 6 and 9 allergens from Dermatophagoides farinae.

PubMed

Teng, Feixiang; Yu, Lili; Bian, Yonghua; Sun, Jinxia; Wu, Juansong; Ling, Cunbao; Yang, Li; Wang, Yungang; Cui, Yubao

2015-05-01

Dermatophagoides farinae (Hughes; Acari: Pyroglyphidae) are the predominant source of dust mite allergens, which provoke allergic diseases, such as rhinitis, asthma and eczema. Of the 30 allergen groups produced by D. farinae, the Der f 3, Der f 6 and Der f 9 allergens are all trypsin‑associated proteins, however little else is currently known about them. The present study used in silico tools to compare the amino acid sequences, and predict the secondary and tertiary structures of Der f 3, Der f 6 and Der f 9 allergens. Protein sequence alignment detected ~46% identity between Der f 3, Der f 6 and Der f 9. Furthermore, each protein was shown to contain three active sites and two highly conserved trypsin functional domains. Predictions of the secondary and tertiary structure identified α‑helices, β‑sheets and random coils. The active sites of the three proteins appeared to fold onto each other in a three‑dimensional model, constituting the active site of the enzyme. Epitope analysis demonstrated that Der f 3, Der f 6 and Der f 9 have 4‑5 potential epitopes located in random coils, and the epitope sequences of Der f 3, Der f 6 and Der f 9 were shown to overlap in two domains (at amino acids 83‑87 and 179‑180); however the residues in these two domains were not identical. The present study aimed to conduct a biochemical and genetic analysis of these three allergens, and to potentially contribute to the development of vaccines for allergen‑specific immunotherapy.

Anti-Armor Defense Data Study (A2D2). Phase 2. Volume 4. US Anti-Tank Defense at Krinkelt-Rocherath, Belgium (December, 1944)

DTIC Science & Technology

1991-02-15

Geschicbte der Stammdivision der Waffen -SS, Band V: 194 -1945. Osnabruck: Munln-Verlag, 1982. (Includes translation) (Stuttgart] 105 Weidinger, Otto, ed...1960. C -68 Weidinger, Otto. Division Das Reich. Der Weg der 2.SS Panzer-Division "Das Reich". Die Geschichte der Stammdivision der Waffen -SS, Band

Zu einer inhaltsorientierten Theorie des Lernens und Lehrens der biologischen Evolution

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wallin, Anita

Der Zweck dieser Studie (zwecks Überblick siehe dazu Abb. 9.1) war zu untersuchen, wie die Schüler der Sekundarstufe II ein Verständnis von der Theorie der biologischen Evolution entwickeln. Vom Ausgangspunkt "Vorurteile der Schüler“ ausgehend wurden Unterrichtssequenzen entwickelt und drei verschiedene Lernexperimente in einem zyklischen Prozess durchgeführt. Das Wissen der Schüler wurde vor, während und nach den Unterrichtssequenzen mit Hilfe von schriftlichen Tests, Interviews und Diskussionsrunden in kleinen Gruppen abgefragt. Etwa 80 % der Schüler hatten vor dem Unterricht alternative Vorstellungen von Evolution, und in dem Nachfolgetest erreichten circa 75 % ein wissenschaftliches Niveau. Die Argumentation der Schüler in den verschiedenen Tests wurde sorgfältig unter Rücksichtnahme auf Vorurteile, der konzeptionellen Struktur der Theorie der Evolution und den Zielen des Unterrichts analysiert. Daraus konnten Einsichten in solche Anforderungen an Lehren und Lernen gewonnen werden, die Herausforderungen an Schüler und Lehrer darstellen, wenn sie anfangen, evolutionäre Biologie zu lernen oder zu lehren. Ein wichtiges Ergebnis war, dass das Verständnis existierender Variation in einer Population der Schlüssel zum Verständnis von natürlicher Selektion ist. Die Ergebnisse sind in einer inhaltsorientierten Theorie zusammengefasst, welche aus drei verschiedenen Aspekten besteht: 1) den inhaltsspezifischen Aspekten, die einzigartig für jedes wissenschaftliche Feld sind; 2) den Aspekten, die die Natur der Wissenschaft betreffen; und 3) den allgemeinen Aspekten. Diese Theorie kann in neuen Experimenten getestet und weiter entwickelt werden.

Corresponding-states laws for protein solutions.

PubMed

Katsonis, Panagiotis; Brandon, Simon; Vekilov, Peter G

2006-09-07

The solvent around protein molecules in solutions is structured and this structuring introduces a repulsion in the intermolecular interaction potential at intermediate separations. We use Monte Carlo simulations with isotropic, pair-additive systems interacting with such potentials. We test if the liquid-liquid and liquid-solid phase lines in model protein solutions can be predicted from universal curves and a pair of experimentally determined parameters, as done for atomic and colloid materials using several laws of corresponding states. As predictors, we test three properties at the critical point for liquid-liquid separation: temperature, as in the original van der Waals law, the second virial coefficient, and a modified second virial coefficient, all paired with the critical volume fraction. We find that the van der Waals law is best obeyed and appears more general than its original formulation: A single universal curve describes all tested nonconformal isotropic pair-additive systems. Published experimental data for the liquid-liquid equilibrium for several proteins at various conditions follow a single van der Waals curve. For the solid-liquid equilibrium, we find that no single system property serves as its predictor. We go beyond corresponding-states correlations and put forth semiempirical laws, which allow prediction of the critical temperature and volume fraction solely based on the range of attraction of the intermolecular interaction potential.

The generalized van der Waals theory of pure fluids and mixtures: Annual report for September 1985 to November 1986

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Sandler, S.I.

1986-01-01

The objective of the work is to use the generalized van der Waals theory, as derived earlier (''The Generalized van der Waals Partition Function I. Basic Theory'' by S.I. Sandler, Fluid Phase Equilibria 19, 233 (1985)) to: (1) understand the molecular level assumptions inherent in current thermodynamic models; (2) use theory and computer simulation studies to test these assumptions; and (3) develop new, improved thermodynamic models based on better molecular level assumptions. From such a fundamental study, thermodynamic models will be developed that will be applicable to mixtures of molecules of widely different size and functionality, as occurs in themore » processing of heavy oils, coal liquids and other synthetic fuels. An important aspect of our work is to reduce our fundamental theoretical developments to engineering practice through extensive testing and evaluation with experimental data on real mixtures. During the first year of this project important progress was made in the areas specified in the original proposal, as well as several subsidiary areas identified as the work progressed. Some of this work has been written up and submitted for publication. Manuscripts acknowledging DOE support, together with a very brief description, are listed herein.« less

Interaction-component analysis of the effects of urea and its alkylated derivatives on the structure of T4-lysozyme

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Yamamori, Yu; Matubayasi, Nobuyuki

2017-06-01

The effects of urea and its alkylated derivatives on the structure of T4-lysozyme were analyzed from the standpoint of energetics. Molecular dynamics simulations were conducted with explicit solvent, and the energy-representation method was employed to compute the free energy of transfer of the protein from pure-water solvent to the mixed solvents of water with urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, and isopropylurea. Through the decomposition of the transfer free energy into the cosolvent and water contributions, it was observed that the former is partially cancelled by the latter and governs the total free energy of transfer. To determine the interaction component responsible for the transfer energetics, the correlations of the transfer free energy were also examined against the change in the solute-solvent interaction energy upon transfer and the corresponding changes in the electrostatic, van der Waals, and excluded-volume components. It was then found over the set of protein structures ranging from native to (partially) unfolded ones that the transfer free energy changes in parallel with the van der Waals component even when the cosolvent is alkylated. The electrostatic and excluded-volume components play minor roles in the structure modification of the protein, and the denaturing ability of alkylurea is brought by the van der Waals interaction.

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Moutinho, Helio R.; Jiang, Cun -Sheng; To, Bobby

To better understand and quantify soiling rates on solar panels, we are investigating the adhesion mechanisms between dust particles and solar glass. In this work, we report on two of the fundamental adhesion mechanisms: van der Waals and capillary adhesion forces. The adhesion was determined using force versus distance (F-z) measurements performed with an atomic force microscope (AFM). To emulate dust interacting with the front surface of a solar panel, we measured how oxidized AFM tips, SiO 2 glass spheres, and real dust particles adhered to actual solar glass. The van der Waals forces were evaluated by measurements performed withmore » zero relative humidity in a glove box, and the capillary forces were measured in a stable environment created inside the AFM enclosure with relative humidity values ranging from 18% to 80%. To simulate topographic features of the solar panels caused by factors such as cleaning and abrasion, we induced different degrees of surface roughness in the solar glass. As a result, we were able to 1) identify and quantify both the van der Waals and capillary forces, 2) establish the effects of surface roughness, relative humidity, and particle size on the adhesion mechanisms, and 3) compare adhesion forces between well-controlled particles (AFM tips and glass spheres) and real dust particles.« less

Random-effects meta-analysis: the number of studies matters.

PubMed

Guolo, Annamaria; Varin, Cristiano

2017-06-01

This paper investigates the impact of the number of studies on meta-analysis and meta-regression within the random-effects model framework. It is frequently neglected that inference in random-effects models requires a substantial number of studies included in meta-analysis to guarantee reliable conclusions. Several authors warn about the risk of inaccurate results of the traditional DerSimonian and Laird approach especially in the common case of meta-analysis involving a limited number of studies. This paper presents a selection of likelihood and non-likelihood methods for inference in meta-analysis proposed to overcome the limitations of the DerSimonian and Laird procedure, with a focus on the effect of the number of studies. The applicability and the performance of the methods are investigated in terms of Type I error rates and empirical power to detect effects, according to scenarios of practical interest. Simulation studies and applications to real meta-analyses highlight that it is not possible to identify an approach uniformly superior to alternatives. The overall recommendation is to avoid the DerSimonian and Laird method when the number of meta-analysis studies is modest and prefer a more comprehensive procedure that compares alternative inferential approaches. R code for meta-analysis according to all of the inferential methods examined in the paper is provided.

An Attack-Resilient Middleware Architecture for Grid Integration of Distributed Energy Resources

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Wu, Yifu; Mendis, Gihan J.; He, Youbiao

In recent years, the increasing penetration of Distributed Energy Resources (DERs) has made an impact on the operation of the electric power systems. In the grid integration of DERs, data acquisition systems and communications infrastructure are crucial technologies to maintain system economic efficiency and reliability. Since most of these generators are relatively small, dedicated communications investments for every generator are capital cost prohibitive. Combining real-time attack-resilient communications middleware with Internet of Things (IoTs) technologies allows for the use of existing infrastructure. In our paper, we propose an intelligent communication middleware that utilizes the Quality of Experience (QoE) metrics to complementmore » the conventional Quality of Service (QoS) evaluation. Furthermore, our middleware employs deep learning techniques to detect and defend against congestion attacks. The simulation results illustrate the efficiency of our proposed communications middleware architecture.« less

Analytical theory of the hydrophobic effect of solutes in water.

PubMed

Urbic, Tomaz; Dill, Ken A

2017-09-01

We develop an analytical statistical-mechanical model for hydrophobic solvation in water. In this three-dimensional Mercedes-Benz-like model, two neighboring waters have three possible interaction states: a radial van der Waals interaction, a tetrahedral orientation-dependent hydrogen-bonding interaction, or no interaction. Nonpolar solutes are modeled as van der Waals particles of different radii. The model is sufficiently simple that we can calculate the partition function and thermal and volumetric properties of solvation versus temperature, pressure, and solute radius. Predictions are in good agreement with results of Monte Carlo simulations. And their trends agree with experiments on hydrophobic solute insertion. The theory shows that first-shell waters are more highly structured than bulk waters, because of hydrogen bonding, and that that structure melts out faster with temperature than it does in bulk waters. Because the theory is analytical, it can explore a broad range of solvation properties and anomalies of water, at minimal computational expense.

Analytical theory of the hydrophobic effect of solutes in water

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Urbic, Tomaz; Dill, Ken A.

2017-09-01

We develop an analytical statistical-mechanical model for hydrophobic solvation in water. In this three-dimensional Mercedes-Benz-like model, two neighboring waters have three possible interaction states: a radial van der Waals interaction, a tetrahedral orientation-dependent hydrogen-bonding interaction, or no interaction. Nonpolar solutes are modeled as van der Waals particles of different radii. The model is sufficiently simple that we can calculate the partition function and thermal and volumetric properties of solvation versus temperature, pressure, and solute radius. Predictions are in good agreement with results of Monte Carlo simulations. And their trends agree with experiments on hydrophobic solute insertion. The theory shows that first-shell waters are more highly structured than bulk waters, because of hydrogen bonding, and that that structure melts out faster with temperature than it does in bulk waters. Because the theory is analytical, it can explore a broad range of solvation properties and anomalies of water, at minimal computational expense.

Distributed Control of Inverter-Based Lossy Microgrids for Power Sharing and Frequency Regulation Under Voltage Constraints

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Chang, Chin-Yao; Zhang, Wei

This paper presents a new distributed control framework to coordinate inverter-interfaced distributed energy resources (DERs) in island microgrids. We show that under bounded load uncertainties, the proposed control method can steer the microgrid to a desired steady state with synchronized inverter frequency across the network and proportional sharing of both active and reactive powers among the inverters. We also show that such convergence can be achieved while respecting constraints on voltage magnitude and branch angle differences. The controller is robust under various contingency scenarios, including loss of communication links and failures of DERs. The proposed controller is applicable to lossymore » mesh microgrids with heterogeneous R/X distribution lines and reasonable parameter variations. Simulations based on various microgrid operation scenarios are also provided to show the effectiveness of the proposed control method.« less

Chaotic Oscillations of Second Order Linear Hyperbolic Equations with Nonlinear Boundary Conditions: A Factorizable but Noncommutative Case

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Li, Liangliang; Huang, Yu; Chen, Goong; Huang, Tingwen

If a second order linear hyperbolic partial differential equation in one-space dimension can be factorized as a product of two first order operators and if the two first order operators commute, with one boundary condition being the van der Pol type and the other being linear, one can establish the occurrence of chaos when the parameters enter a certain regime [Chen et al., 2014]. However, if the commutativity of the two first order operators fails to hold, then the treatment in [Chen et al., 2014] no longer works and significant new challenges arise in determining nonlinear boundary conditions that engenders chaos. In this paper, we show that by incorporating a linear memory effect, a nonlinear van der Pol boundary condition can cause chaotic oscillations when the parameter enters a certain regime. Numerical simulations illustrating chaotic oscillations are also presented.

Deposition kinetics of colloidal particles at high ionic strengths

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Cejas, Cesare; Monti, Fabrice; Truchet, Marine; Burnouf, Jean-Pierre; Tabeling, Patrick

Using microfluidic experiments, we describe the deposition of a fluid suspension of weakly brownian particles transported in a straight channel at small Reynolds numbers under conditions of high ionic strengths. Our studies fall in a regime where electrostatic interactions are neglected and particle-wall van der Waals interactions govern the deposition mechanism on channel walls. We calculate the deposition kinetics analytically for a wide range of physical parameters. We find that the theory agrees with numerical Langevin simulations, which both confirm the experimental results. From this analysis, we demonstrate a universal dimensionless deposition function described by contributions from advection-diffusion transport and adhesion interactions (Hamaker constant). Results show that we accurately confirm the theoretical expression for the deposition kinetics. From a surface science perspective, working in the van der Waals regime enables to measure the Hamaker constant, a task that would take much longer to perform with the standard AFM. Funding from Sanofi Recherche and ESPCI.

Self-Assembly of Nanoclusters into Mono-, Few-, and Multilayered Sheets via Dipole-Induced Asymmetric van der Waals Attraction.

PubMed

Wu, Zhennan; Liu, Jiale; Li, Yanchun; Cheng, Ziyi; Li, Tingting; Zhang, Hao; Lu, Zhongyuan; Yang, Bai

2015-06-23

Two-dimensional (2D) nanomaterials possessing regular layered structures and versatile chemical composition are highly expected in many applications. Despite the importance of van der Waals (vdW) attraction in constructing and maintaining layered structures, the origin of 2D anisotropy is not fully understood, yet. Here, we report the 2D self-assembly of ligand-capped Au15 nanoclusters into mono-, few-, and multilayered sheets in colloidal solution. Both the experimental results and computer simulation reveal that the 2D self-assembly is initiated by 1D dipolar attraction common in nanometer-sized objects. The dense 1D attachment of Au15 leads to a redistribution of the surface ligands, thus generating asymmetric vdW attraction. The deliberate control of the coordination of dipolar and vdW attraction further allows to manipulate the thickness and morphologies of 2D self-assembly architectures.

Transplantate und Implantate im Mittelohrbereich - Teil 1 (Stand 2002)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kempf, Hans-Georg; Lenarz, Thomas; Eckert, Karl-Ludwig

In Deutschland leben ungefähr 12 Millionen Menschen, die an einer ein- oder beidseitigen Schwerhörigkeit leiden. Diese kann angeboren oder im Laufe des Lebens erworben sein. Klinisch und therapeutisch wichtig ist die Unterscheidung, ob die Ursache der Schwerhörigkeit im Bereich des Mittelohres, d. h. der Schallübertragung, oder im Bereich des Innenohres, der Hörnerven und der zentralen Hörbahnabschnitte, d. h. der Schallempfindung, liegt. 2,5 Millionen Schwerhörige haben dabei das Problem der Schallübertragung, d.h. die Störung liegt im Mittelohrbereich, und hier kann man in der Regel mit operativen, mikrochirurgisch durchgeführten Massnahmen helfen [1, 2]. Im Vordergrund steht als Ursache hier die chronische Mittelohrentzündung, die sich als Perforation des Trommelfells, als Defekt oder Unterbrechung der Gehörknöchelchen oder auch als Cholesteatom, einer sogenannte Knocheneiterung äussern kann [3]. Therapeutisch und damit als Prinzip der operativen Hörverbesserung steht primär der Verschluss des Trommelfells oder eine Rekonstruktion der Gehörknöchelchen an.

Virtuelle Kraftwerke für Smart Markets

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Dürr, Thomas; Heyne, Jean-Christoph

In den zurückliegenden Jahren haben insbesondere zwei Trends die Stromversorgung bestimmt: der starke Anstieg der dezentralen und der Ausbau der regenerativen Stromerzeugung, die vor allem in den Verteilnetzen stattfinden. Angesichts dieser Entwicklung gewinnen virtuelle Kraftwerke (VK) immer mehr an Bedeutung. In der frühen Phase waren VK insbesondere eine Möglichkeit, kleine dezentrale Erzeuger zu einer größeren Einheit zu bündeln und sie so marktfähig zu machen. Heute werden sie - überwacht und gesteuert über ein Dezentrales Energie-Management-System (DEMS) - gemeinsam mit Demand Response betrieben, also dem Reagieren eines Energieabnehmers auf Marktpreise. Das Demand Side Management soll zur Flexibilisierung der Industrie beitragen. Da der Ausbau der Übertragungsnetze nur schleppend vorankommt, kann die Nutzung von lastseitiger Flexibilität einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten. Im zweiten Teil des Beitrags geht es um die Entwicklung der Märkte. Großes Interesse besteht immer noch an der Regelenergie, zumal der Bedarf bis 2050 deutlich steigen wird. Die Spotmärkte Intraday und Day-Ahead wachsen kontinuierlich, deshalb werden sie für VK immer wichtiger. Am Ende gibt der Beitrag einen Ausblick auf die künftige Entwicklung, in der Regelenergie- und Spotmärkte noch eine Rolle spielen, aber andere Geschäftsmodelle wichtiger werden. Darüber hinaus geht es um langfristige Entwicklungen, die z. B. zusätzliche Serviceleistungen durch VK betreffen.

Betriebsführung multimodaler Energiesysteme

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Mackensen, Reinhard

Die Transformation des Energiesystems von einer zentral geprägten, unidirektional orientierten und in unterschiedliche Sektoren separierten Struktur hin zu einer umfassenden, multimodalen, dezentralen und flexiblen Erzeuger- und Verbraucherlandschaft findet auf verschiedenen Ebenen statt. Randbedingung bei dieser Umwälzung ist immer die Einhaltung der Teilziele Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Effizienz. Im Einzelnen schlägt sich diese Transformation in einer Diversifizierung der Akteurslandschaft durch die Mechanismen des Unbundling nieder. Weiterhin finden eine Dezentralisierung der Erzeugerlandschaft und damit eine Substitution von mehrheitlich fossil betriebener Großkraftwerkstechnologie durch eine Vielzahl dezentraler Erzeuger mit zumeist regenerativem Charakter statt. Dieser Wandel hat im Wesentlichen zwei Hauptkonsequenzen. Zum einen ergeben sich durch dezentrale, flächige Verteilung der Erzeuger neue Anforderungen an den Energieaustausch, bspw. aus der Erweiterung der Stromnetze für einen bidirektionalen Energieaustausch, zum anderen werden Abstimmungsmechanismen erforderlich, welche die fluktuierende Einspeisung derart mit dem Verbrauch in Waage hält, dass sowohl elektrische Netzrestriktionen, die Qualität der Versorgung und Aspekte der Energieeffizienz und damit der Wirtschaftlichkeit berücksichtigt werden. Mögliche Antworten auf die mit dieser Betrachtung einhergehenden Fragen liegen in der Konzeption eines multimodalen Energiesystems, also in der Gesamtbetrachtung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr. Dieses Kapitel soll Mechanismen darlegen und Wege aufzeigen, wie eine solche Konzeption gestaltet werden kann und wie solche komplexen Systeme in der Praxis betrieben werden können.

Craniota, Wirbel- oder Schädeltiere

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schultze, Hans-Peter

Zu den Craniota zählen alle Chordatiere, die eine dreiteilige Regionalisierung des Körpers in Kopf, Rumpf und Schwanz aufweisen. Der Kopf umfasst (1) das Neurocranium mit Gehirn und komplexen Sinnesorganen zur Wahrnehmung der Umgebung, (2) das Viscerocranium zur Nahrungsaufnahme und zur Ventilation der Kiemen bei den primär wasserlebenden Craniota und (3) das Dermatocranium (S. 38). Letzteres entsteht durch Verknöcherungen im Bindegewebe des Integuments, es dient dem Schutz des Kopfes und trägt im Mundbreich die Zähne. Zusammen bilden die drei Skelettstrukturen die funktionelle Einheit Schädel (Cranium). Außer der (somatischen) Rumpfmuskulatur und dem Axialskelett liegen im Rumpf Kreislauf-, Atmungs-, Verdauungs-, Exkretions- und Fortpflanzungsorgane. Der Schwanz, der Abschnitt hinter der Afteröffnung, die das Ende der Leibeshöhle markiert, dient mit Muskeln und Schwanzflosse der Fortbewegung.

„3D-augmented-reality“-Visualisierung für die navigierte Osteosynthese von Beckenfrakturen

PubMed Central

Befrui, N.; Fischer, M.; Fuerst, B.; Lee, S.-C.; Fotouhi, J.; Weidert, S.; Johnson, A.; Euler, E.; Osgood, G.; Navab, N.; Böcker, W.

2018-01-01

Zusammenfassung Hintergrund Trotz großer Fortschritte in der Entwicklung der Hard- und Software von Navigationssystemen finden diese aufgrund ihrer vermeintlichen Komplexität, umständlichen Integration in klinische Arbeitsabläufe und fraglichen Vorteilen gegenüber konventionellen bildgebenden Verfahren bisher wenig Einsatz in den heutigen Operationssälen. Ziel der Arbeit Entwicklung einer „Augmented-reality“(AR)-Darstellung zur chirurgischen Navigation ohne Infrarot(„IR“)-Tracking-Marker und Vergleich zum konventioneller Röntgen in einem simulierten Eingriff. Material und Methoden Navigationssystem bestehend aus „Cone-beam-CT“(CBCT)-fähigem C-Bogen und „Red-green-blue-depth“(RGBD)-Kamera. Testung durch Kirschner(K)-Draht-Platzierung in Modellen unter Berücksichtigung der benötigten Zeit, der Strahlendosis und der Benutzerfreundlichkeit der Systeme. Ergebnisse Eine signifikante Reduktion der benötigten Zeit, der Röntgenbilder und der gesamten Strahlendosis bei der AR-Navigation gegenüber dem konventionellen Röntgen bei gleichbleibender Präzision. Schlussfolgerung Die AR-Navigation mithilfe der RGBD-Kamera bietet flexible und intuitive Darstellungsmöglichkeiten des Operations-situs für navigierte Osteosynthesen ohne Tracking-Marker. Hiermit ist es möglich, Operationen schneller, einfacher und mit geringerer Strahlenbelastung für Patient und OP-Personal durchzuführen. PMID:29500506

Control and Communication for a Secure and Reconfigurable Power Distribution System

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Giacomoni, Anthony Michael

A major transformation is taking place throughout the electric power industry to overlay existing electric infrastructure with advanced sensing, communications, and control system technologies. This transformation to a smart grid promises to enhance system efficiency, increase system reliability, support the electrification of transportation, and provide customers with greater control over their electricity consumption. Upgrading control and communication systems for the end-to-end electric power grid, however, will present many new security challenges that must be dealt with before extensive deployment and implementation of these technologies can begin. In this dissertation, a comprehensive systems approach is taken to minimize and prevent cyber-physical disturbances to electric power distribution systems using sensing, communications, and control system technologies. To accomplish this task, an intelligent distributed secure control (IDSC) architecture is presented and validated in silico for distribution systems to provide greater adaptive protection, with the ability to proactively reconfigure, and rapidly respond to disturbances. Detailed descriptions of functionalities at each layer of the architecture as well as the whole system are provided. To compare the performance of the IDSC architecture with that of other control architectures, an original simulation methodology is developed. The simulation model integrates aspects of cyber-physical security, dynamic price and demand response, sensing, communications, intermittent distributed energy resources (DERs), and dynamic optimization and reconfiguration. Applying this comprehensive systems approach, performance results for the IEEE 123 node test feeder are simulated and analyzed. The results show the trade-offs between system reliability, operational constraints, and costs for several control architectures and optimization algorithms. Additional simulation results are also provided. In particular, the advantages of an IDSC architecture are highlighted when an intermittent DER is present on the system.

Stufenweise Integration von eLearning an der Technischen Universität München

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Pätzold, Sebastian; Graf, Stephan; Gergintchev, Ivan; Pongratz, Hans; Rathmayer, Sabine

Der vorliegende Beitrag beschreibt als Best Practice Beispiel die stufenweise Integration eines Learning Management Systems (LMS) in die Infrastruktur von Information und Kommunikation (IuK) der Technischen Universität München (TUM). Dabei wird sowohl die Konsolidierung mehrfach angebotener Funktionalitäten und Dienste in den verschiedenen Portalen der Universität als auch die sukzessive Optimierung der Abläufe aufgezeigt. Gleichzeitig wird auf zukünftige weitere Entwicklungen hin zu einer vollständigen Integration der IuK, aber auch auf die Probleme in den unterschiedlichen Stadien der Entwicklung eingegangen.

Meilensteine in der Erforschung der kompakten Objekte

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Camenzind, Max

Kompakte Objekte besitzen zum einen eine sehr hohe Dichte, und zum anderen sind sie durch die Tatsache charakterisiert, dass keine nuklearen Reaktionen mehr in ihrem Inneren stattfinden können. Aus diesem Grund können sie im Unterschied zu gewöhnlichen Sternen der Gravitation nicht mehr mit dem Druck des thermischen Gases widerstehen. In den Weißen Zwergen bzw. Neutronensternen wird der Gravitation der Quantendruck eines Elektronengases bzw. einer Neutronenflüssigkeit entgegengesetzt. Ein solches Gas besteht aus Elektronen bzw. Neutronen, die auf ihr niedrigstes Energieniveau zusammengepresst wurden. Durch die daraus resultierende hohe Bewegungsenergie der Fermionen wird der sogenannte Quantendruck erzeugt.

Extrusion & Compoundierung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Collin, Heinz; Schulze, Verena

Unter Extrusion wird das kontinuierliche Fördern von formbaren Massen verstanden. Dies können Kunststoffe, Teigwaren in der Lebensmittelindustrie oder auch keramische Massen sein. In der chemischen Industrie werden ebenfalls hochviskose (schwerfließende) Stoffe oder Pasten dosiert, gefördert und extrudiert. Früher waren vorzugsweise Kolbenstrangpressen im Einsatz, bis sich ab 1950 in steigendem Maße die Schneckenmaschinen durchgesetzt haben. Der weltweite Siegeszug der Kunststoffe ist zu einem erheblichen Teil auf die stetige technologische Weiterentwicklung im Bereich der Extrusionstechnik zurückzuführen. Der Markt der weltweit produzierten Maschinen für die Kunststoffverarbeitung erreichte im Jahr 2006 einen Wert von 20 Milliarden Euro und somit zählt dieser Bereich mittlerweile zu einem der großen Industriezweige [1].

Implantate in der Augenheilkunde

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Dresp, Joachim H.

Im Bereich der Augenheilkunde findet sich die weltweit am häufigsten ausgeführte chirurgische Massnahme, die operative Behandlung des Grauen Stars: die Katarakt. Bei der Katarakt handelt es sich um eine Eintrübung der natürlichen Augenlinse, die sich je nach Stadium der Erkrankung leicht opak, über milchig bis zu bräunlich präsentiert. Mit dieser Zunahme der Undurchlässigkeit für das sichtbare Licht geht eine Abnahme des Sehvermögens einher, die bis zur totalen Erblindung führen kann. Bedingt durch die sehr eingeschränkten chirurgischen Möglichkeiten in den Ländern der Dritten Welt ist die Katarakt die Erblindungsursache Nummer 1 in der Welt. Ganz im Gegensatz hierzu ist in den industrialisierten Ländern Europas, Amerikas und Asiens die Katarakt-OP die sicherste chirurgische Intervention. In der Augenheilkunde werden Implantate aller drei Aggregatszustände verwendet.

Medizintechnik in der Tumororthopädie

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Burgkart, Rainer; Gollwitzer, Hans; Holzapfel, Boris; Rudert, Maximilian; Rechl, Hans; Gradinger, Reiner

Die Behandlung der Knochentumoren unterlag in den letzten 20 Jahren einem raschen und stetigen Wandel, was zum einen auf die verbesserten Therapieerfolge durch den Einsatz von neoadjuvanten Therapieformen zurückzuführen ist, und andererseits von medizintechnischen Entwicklungen bezüglich moderner Schnittbilddiagnostik, neuer 3D Operationsplanungsverfahren wie das Rapid Prototyping und adaptiv modularer Tumorendoprothesensystemen u. a. begleitet wurde. Gerade die technischen Entwicklungen haben dazu geführt, daß im Bereich der Extremitäten und der Wirbelsäule radikalere Eingriffe durchgeführt werden können, was die lokale Tumorkontrolle wesentlich verbessert hat. In zunehmenden Maße werden deshalb nicht nur Kurzzeiterfolge sondern auch mittel- und langfristige Fortschritte bei der Behandlung der malignen Knochentumoren einschließlich der Metastasenbehandlung erreicht. Grundlage der Therapie ist dabei immer primär die Sicherung der Diagnose mittels Biopsie und die bildgebende sowie histologische Stadieneinteilung des malignen Tumors. Nach der Tumorresektion kann die Rekonstruktion biologisch oder mit Endoprothesensystemen erfolgen. Gerade die weiterentwickelten modularen Systeme führen zu guten funktionellen Ergebnissen mit langen Standzeiten und einer reduzierten Komplikationsrate. Individuell angefertigte Implantate sind vor allem im Bereich der Rekonstruktion komplexer Beckentumoren von großer klinischer Bedeutung.

Interaction-component analysis of the hydration and urea effects on cytochrome c

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Yamamori, Yu; Ishizuka, Ryosuke; Karino, Yasuhito; Sakuraba, Shun; Matubayasi, Nobuyuki

2016-02-01

Energetics was analyzed for cytochrome c in pure-water solvent and in a urea-water mixed solvent to elucidate the solvation effect in the structural variation of the protein. The solvation free energy was computed through all-atom molecular dynamics simulation combined with the solution theory in the energy representation, and its correlations were examined over sets of protein structures against the electrostatic and van der Waals components in the average interaction energy of the protein with the solvent and the excluded-volume component in the solvation free energy. It was observed in pure-water solvent that the solvation free energy varies in parallel to the electrostatic component with minor roles played by the van der Waals and excluded-volume components. The effect of urea on protein structure was then investigated in terms of the free-energy change upon transfer of the protein solute from pure-water solvent to the urea-water mixed solvent. The decomposition of the transfer free energy into the contributions from urea and water showed that the urea contribution is partially canceled by the water contribution and governs the total free energy of transfer. When correlated against the change in the solute-solvent interaction energy upon transfer and the corresponding changes in the electrostatic, van der Waals, and excluded-volume components, the transfer free energy exhibited strong correlations with the total change in the solute-solvent energy and its van der Waals component. The solute-solvent energy was decomposed into the contributions from the protein backbone and side chain, furthermore, and neither of the contributions was seen to be decisive in the correlation to the transfer free energy.

Implementing a C++ Version of the Joint Seismic-Geodetic Algorithm for Finite-Fault Detection and Slip Inversion for Earthquake Early Warning

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Smith, D. E.; Felizardo, C.; Minson, S. E.; Boese, M.; Langbein, J. O.; Guillemot, C.; Murray, J. R.

2015-12-01

The earthquake early warning (EEW) systems in California and elsewhere can greatly benefit from algorithms that generate estimates of finite-fault parameters. These estimates could significantly improve real-time shaking calculations and yield important information for immediate disaster response. Minson et al. (2015) determined that combining FinDer's seismic-based algorithm (Böse et al., 2012) with BEFORES' geodetic-based algorithm (Minson et al., 2014) yields a more robust and informative joint solution than using either algorithm alone. FinDer examines the distribution of peak ground accelerations from seismic stations and determines the best finite-fault extent and strike from template matching. BEFORES employs a Bayesian framework to search for the best slip inversion over all possible fault geometries in terms of strike and dip. Using FinDer and BEFORES together generates estimates of finite-fault extent, strike, dip, preferred slip, and magnitude. To yield the quickest, most flexible, and open-source version of the joint algorithm, we translated BEFORES and FinDer from Matlab into C++. We are now developing a C++ Application Protocol Interface for these two algorithms to be connected to the seismic and geodetic data flowing from the EEW system. The interface that is being developed will also enable communication between the two algorithms to generate the joint solution of finite-fault parameters. Once this interface is developed and implemented, the next step will be to run test seismic and geodetic data through the system via the Earthworm module, Tank Player. This will allow us to examine algorithm performance on simulated data and past real events.

Zeitlicher Verlauf der avaskulären Nekrose des Hüftkopfes bei Patienten mit Pemphigus vulgaris.

PubMed

Balighi, Kamran; Daneshpazhooh, Maryam; Aghazadeh, Nessa; Saeidi, Vahide; Shahpouri, Farzam; Hejazi, Pardis; Chams-Davatchi, Cheyda

2016-10-01

Pemphigus vulgaris (PV) wird in der Regel mit systemischen Corticosteroiden und Immunsuppressiva behandelt. Avaskuläre Nekrose (AVN) des Hüftkopfes ist eine gut bekannte schwerere Komplikation einer Corticosteroid-Therapie. Die Charakteristika dieser schweren Komplikation bei PV sind nach wie vor unbekannt. Nicht kontrollierte, retrospektive Untersuchung aller PV-bedingten AVN-Fälle, die in einer iranischen Klinik für bullöse Autoimmunerkrankungen zwischen 1985 und 2013 diagnostiziert wurden. Anhand der Krankenakten von 2321 untersuchten PV-Patienten wurden 45 Fälle (1,93 %) von femoraler AVN identifiziert. Dreißig davon waren Männer. Das mittlere Alter bei der Diagnose der AVN betrug 47,4 ± 14,2 Jahre. Der mittlere Zeitraum zwischen der Diagnose des PV und dem Einsetzen der AVN lag bei 25,3 ± 18,3 Monaten. Mit Ausnahme von acht Fällen (17,8 %) setzte die AVN bei der Mehrheit der Patienten innerhalb von drei Jahren nach Diagnose des PV ein. Die mittlere kumulative Dosis von Prednisolon bei Patienten mit AVN betrug 13.115,8 ± 7041,1 mg. Zwischen der Prednisolon-Gesamtdosis und dem Zeitraum bis zum Einsetzen der AVN bestand eine starke Korrelation (p = 0,001). Bei Patienten mit Alendronateinnahme in der Vorgeschichte war dieser Zeitraum signifikant kürzer (p = 0,01). Die AVN ist eine schwere Komplikation einer Corticosteroid-Behandlung bei Patienten mit PV. Sie wird bei 2 % der Patienten beobachtet und tritt vor allem in den ersten drei Behandlungsjahren auf. Bei Patienten, die höhere Dosen von Prednisolon erhalten, setzt die AVN tendenziell früher ein. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

2D Vertical Heterostructures for Novel Tunneling Device Applications

DTIC Science & Technology

2017-03-01

controlled by a combination of the drain-source voltage bias (VDS) and the top and bottom gate biases (VTG and VBG, respectively). The drain-source...properties that can potentially overcome some of the limitations of epitaxial 3D semiconductor heterostructures. Simulations of 2D...interlayer barrier, such as h-BN, a high-k dielectric material, or a van der Waal gap. Under appropriate bias conditions, charge carriers can tunnel

Towards Direct Simulations of Counterflow Flames with Consistent Differential-Algebraic Boundary Conditions

DTIC Science & Technology

2015-01-05

Mechanical and Civil Engineering Dept., California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA Josette Bellan † Jet Propulsion Laboratory...91125, USA Kenneth Harstad ‡ Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91109, USA A new approach for the formulation of...BDF (Backward Differentiation Formula ), in fixed-leading-coefficient form where the or- der of the method varies between 1 and 5. The BDF method can

Umsetzung der Unternehmensstrategie mit der Balanced Scorecard

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Crespo, Isabel; Bergmann, Lars; Portmann, Stefan; Lacker, Thomas; Lacker, Michael; Fleischmann, Jürgen; Kozó, Hans

Die Balanced Scorecard (BSC) ist ein Ansatz zum strategischen Management, der neben der Ausrichtung des Unternehmens auf finanzielle Zielwerte ebenso großes Gewicht auf so genannte weiche Faktoren legt, die den wirtschaftlichen Erfolg eines Unternehmens erst ermöglichen. Das entscheidende Merkmal der Balanced Scorecard ist dabei, dass sie ein ausgewogenes System strategischer Ziele herstellt, welches das Unternehmen hinsichtlich der vier Perspektiven Finanzen, Kunden, interne Prozesse und Mitarbeiter und Potenziale strategisch ausrichtet (Kaplan u. Norton 1997).

van der Waals interactions are critical in Car-Parrinello molecular dynamics simulations of porphyrin-fullerene dyads.

PubMed

Karilainen, Topi; Cramariuc, Oana; Kuisma, Mikael; Tappura, Kirsi; Hukka, Terttu I

2015-04-05

The interplay between electrostatic and van der Waals (vdW) interactions in porphyrin-C60 dyads is still under debate despite its importance in influencing the structural characteristics of such complexes considered for various applications in molecular photovoltaics. In this article, we sample the conformational space of a porphyrin-C60 dyad using Car-Parrinello molecular dynamics simulations with and without empirical vdW corrections. Long-range vdW interactions, which are poorly described by the commonly used density functional theory functionals, prove to be essential for a proper dynamics of the dyad moieties. Inclusion of vdW corrections brings porphyrin and C60 close together in an orientation that is in agreement with experimental observations. The structural differences arising from the vdW corrections are shown to be significant for several properties and potentially less important for others. Additionally, our Mulliken population analysis reveals that contrary to the common belief, porphyrin is not the primary electron donating moiety for C60 . In the considered dyad, fullerene's affinity for electrons is primarily satisfied by charge transfer from the amide group of the linker. However, we show that in the absence of another suitable bound donor, C60 can withdraw electrons from porphyrin if it is sufficiently close. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

Structural characteristics of liquid nitromethane at the nanoscale confinement in carbon nanotubes.

PubMed

Liu, Yingzhe; Lai, Weipeng; Yu, Tao; Ge, Zhongxue; Kang, Ying

2014-10-01

The stability of energetic materials confined in the carbon nanotubes can be improved at ambient pressure and room temperature, leading to potential energy storage and controlled energy release. However, the microscopic structure of confined energetic materials and the role played by the confinement size are still fragmentary. In this study, molecular dynamics simulations have been performed to explore the structural characteristics of liquid nitromethane (NM), one of the simplest energetic materials, confined in a series of armchair single-walled carbon nanotubes (SWNTs) changing from (5,5) to (16,16) at ambient conditions. The simulation results show that the size-dependent ordered structures of NM with preferred orientations are formed inside the tubular cavities driven by the van der Waals attractions between NM and SWNT together with the dipole-dipole interactions of NM, giving rise to a higher local mass density than that of bulk NM. The NM dipoles prefer to align parallel along the SWNT axis in an end-to-end fashion inside all the nanotubes except the (7,7) SWNT where a unique staggered orientation of NM dipoles perpendicular to the SWNT axis is observed. As the SWNT radius increases, the structural arrangements and dipole orientations of NM become disordered as a result of the weakening of van der Waals interactions between NM and SWNT.

Chemotherapy drugs form ion pores in membranes due to physical interactions with lipids.

PubMed

Ashrafuzzaman, Mohammad; Tseng, Chih-Yuan; Duszyk, Marek; Tuszynski, Jack A

2012-12-01

We demonstrate the effects on membrane of the tubulin-binding chemotherapy drugs: thiocolchicoside and taxol. Electrophysiology recordings across lipid membranes in aqueous phases containing drugs were used to investigate the drug effects on membrane conductance. Molecular dynamics simulation of the chemotherapy drug-lipid complexes was used to elucidate the mechanism at an atomistic level. Both drugs are observed to induce stable ion-flowing pores across membranes. Discrete pore current-time plots exhibit triangular conductance events in contrast to rectangular ones found for ion channels. Molecular dynamics simulations indicate that drugs and lipids experience electrostatic and van der Waals interactions for short periods of time when found within each other's proximity. The energies from these two interactions are found to be similar to the energies derived theoretically using the screened Coulomb and the van der Waals interactions between peptides and lipids due to mainly their charge properties while forming peptide-induced ion channels in lipid bilayers. Experimental and in silico studies together suggest that the chemotherapy drugs induce ion pores inside lipid membranes due to drug-lipid physical interactions. The findings reveal cytotoxic effects of drugs on the cell membrane, which may aid in novel drug development for treatment of cancer and other diseases. © 2012 John Wiley & Sons A/S.

Python Radiative Transfer Emission code (PyRaTE): non-LTE spectral lines simulations

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Tritsis, A.; Yorke, H.; Tassis, K.

2018-05-01

We describe PyRaTE, a new, non-local thermodynamic equilibrium (non-LTE) line radiative transfer code developed specifically for post-processing astrochemical simulations. Population densities are estimated using the escape probability method. When computing the escape probability, the optical depth is calculated towards all directions with density, molecular abundance, temperature and velocity variations all taken into account. A very easy-to-use interface, capable of importing data from simulations outputs performed with all major astrophysical codes, is also developed. The code is written in PYTHON using an "embarrassingly parallel" strategy and can handle all geometries and projection angles. We benchmark the code by comparing our results with those from RADEX (van der Tak et al. 2007) and against analytical solutions and present case studies using hydrochemical simulations. The code will be released for public use.

Experiences Integrating Transmission and Distribution Simulations for DERs with the Integrated Grid Modeling System (IGMS)

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Palmintier, Bryan; Hale, Elaine; Hodge, Bri-Mathias

2016-08-11

This paper discusses the development of, approaches for, experiences with, and some results from a large-scale, high-performance-computer-based (HPC-based) co-simulation of electric power transmission and distribution systems using the Integrated Grid Modeling System (IGMS). IGMS was developed at the National Renewable Energy Laboratory (NREL) as a novel Independent System Operator (ISO)-to-appliance scale electric power system modeling platform that combines off-the-shelf tools to simultaneously model 100s to 1000s of distribution systems in co-simulation with detailed ISO markets, transmission power flows, and AGC-level reserve deployment. Lessons learned from the co-simulation architecture development are shared, along with a case study that explores the reactivemore » power impacts of PV inverter voltage support on the bulk power system.« less

Design and testing of a magnetic suspension and damping system for a space telescope

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Ockman, N. J.

1972-01-01

The basic equations of motion are derived for a two dimensional, three degree of freedom simulation of a space telescope coupled to a spacecraft by means of a magnetic suspension and isolation system. The system consists of paramagnetic or ferromagnetic discs confined to the magnetic field between two Helmholtz coils. Damping is introduced by varying the magnetic field in proportion to a velocity signal derived from the telescope. The equations of motion are nonlinear, similar in behavior to the one-dimensional Van der Pol equation. The computer simulation was verified by testing a 264-kilogram air bearing platform which simulates the telescope in a frictionless environment. The simulation demonstrated effective isolation capabilities for disturbance frequencies above resonance. Damping in the system improved the response near resonance and prevented the build-up of large oscillatory amplitudes.

An Analysis of the DER Adoption Climate in Japan UsingOptimization Results for Prototype Buildings with U.S. Comparisons

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Zhou, Nan; Marnay, Chris; Firestone, Ryan

2006-06-16

This research demonstrates economically optimal distributedenergy resource (DER) system choice using the DER choice and operationsoptimization program, the Distributed Energy Resources Customer AdoptionModel (DER-CAM). DER-CAM finds the optimal combination of installedequipment given prevailing utility tariffs and fuel prices, siteelectrical and thermal loads (including absorption cooling), and a menuof available equipment. It provides a global optimization, albeitidealized, that shows how site useful energy loads can be served atminimum cost. Five prototype Japanese commercial buildings are examinedand DER-CAM is applied to select the economically optimal DER system foreach. Based on the optimization results, energy and emission reductionsare evaluated. Significant decreases in fuelmore » consumption, carbonemissions, and energy costs were seen in the DER-CAM results. Savingswere most noticeable in the prototype sports facility, followed by thehospital, hotel, and office building. Results show that DER with combinedheat and power equipment is a promising efficiency and carbon mitigationstrategy, but that precise system design is necessary. Furthermore, aJapan-U.S. comparison study of policy, technology, and utility tariffsrelevant to DER installation is presented.« less

Einsatz molekularer Methoden für Starterkulturen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ehrmann, Matthias A.; Pavlovic, Melanie

Unter Starterkulturen versteht man Mikroorganismen (Bakterien, Hefen, Pilze), die pflanzlichen bzw. tierischen Rohstoffen zur gezielten Veränderung ihrer chemischen Zusammensetzung zugesetzt werden. Sie dienen im Wesentlichen der Aromabildung, der Strukturveränderung und der Konservierung der Lebensmittel und werden aufgrund spezieller, funktioneller Eigenschaften selektiert. Die Zugabe von Starterkulturen erfolgt in der Regel in relativ hohen Keimzahlen in Form von Rein- oder Mischkulturen. Die zum Einsatz kommenden Mikroorganismen sind ebenso zahlreich wie die daraus resultierenden Produkte und reichen von der Fermentation von Milchprodukten, Fleisch und Gemüse durch Milchsäurebakterien über die Essigsäureherstellung bis hin zum Einsatz von Hefen in der Brau- und Weinindustrie. Hieraus ergibt sich auch eine zunehmende Bedeutung schneller und zuverlässiger Methoden zur taxonomischen Identifizierung, aber auch zur Charakterisierung des genetischen Potenzials der jeweiligen Starterkulturen.

Satellitenbewegung, band III: Natiirliche und gesteuerte bewegung.

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Jochim, E. F.

2014-12-01

Im dritten Band der Satellitenbewegung werden in fortlaufender Nummerierung einige für Untersuchungen der Bewegung der künstlichen Satelliten wichtige Grundlagen der Astrodynamik mit ausführlichen mathematischen Formelsystemen behandelt. Dazu zählen die unterschiedlichen Aspekte der Bewegung der natürlichen Himmelskörper, die Steuerung und Kontrolle von künstlichen Objekten, und insbesondere die für eine Satellitenbahnanalyse wichtigen physikalischen Beeinflussungen einer Satellitenbewegung. Mathematisch entscheidend ist die Wahl geeigneter Bahnparameter, die ein bestimmtes Bewegungsproblem widerspruchsfrei und singularitätenfrei zu behandeln gestatten. Für die Behandlung routinemäßiger Aufgabenstellungen der Satellitenbewegung, in erster Linie einer präzisen Bahnbestimmung und Bahnverbesserung, kann auf eine Fülle von lehrbuchartigen Monographien verwiesen werden, so dass diese Problematik in der vorliegenden Arbeit nur angedeutet werden soll.

Was leistet ein Sportler? Kraft, Leistung und Energie im Muskel

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Thaller, Sigrid; Mathelitsch, Leopold

2006-01-01

Der Leistungsbegriff ist im Sport weiter gefasst als in der Physik. In beiden Fällen liegt der Fokus jedoch auf einer pro Zeiteinheit erfolgten Energieumsetzung. Allerdings gibt die rein physikalische Leistung nicht immer Auskunft über den Energieumsatz der Muskeln. Die Muskelkraft hängt von der Kontraktionsgeschwindigkeit des Muskels ab. Ein Muskel verhält sich also anders als eine Feder. Für den Hochleistungssport müssen die Energieumsätze der Muskeln durch spezielle Trainings- und Nahrungsprogramme optimiert werden.

Sterblichkeit: der paradoxe Kunstgriff des Lebens - Eine Betrachtung vor dem Hintergrund der modernen Biologie

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Verbeek, Bernhard

Leben gibt es auf der Erde seit fast 4 Mio. Jahren, trotz allen Katastrophen. Die Idee des Lebens scheint unsterblich. Der Tod aber offenbar auch. Jedes Lebewesen ist davon bedroht, ja für Menschen und andere "höhere“ Lebewesen ist er im Lebensprogramm eingebaut - todsicher. Diese Tatsache ist alles andere als selbstverständlich. Ist sie überhaupt kompatibel mit dem Prinzip der Evolution, nach dem der am besten Angepasste überlebt?

Stenting und technische Stentumgebung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Hoffstetter, Marc; Pfeifer, Stefan; Schratzenstaller, Thomas; Wintermantel, Erich

In hoch entwickelten Industrieländern stehen laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) Herz-Kreislauf-Erkrankungen und speziell die Koronare Herzkrankheit (KHK) an erster Stelle der Todesursachen. In Deutschland betrug die Zahl der erfassten, an KHK erkrankten Personen ohne Berücksichtigung der Dunkelziffer allein im Jahre 2001 über 473.000. Die KHK war im Jahre 2003 mit 92.673 erfassten Todesfällen immer noch die häufigste Todesursache, obgleich in Deutschland die Häufigkeit der Koronarinterventionen zur Behandlung der KHK zwischen 1984 und 2003 um fast das 80fache von 2.809 auf 221.867 Eingriffe pro Jahr gestiegen ist [1]. Neben der hohen Zahl an Todesfällen haben die betroffenen Personen durch chronische Schmerzen und eingeschränkte körperliche Leistungsfähigkeit zusätzlich eine starke Beeinträchtigung der Lebensqualität [2].In Folge dessen wird die erkrankte Person häufig zum Pflegefall was neben den gesundheitlichen Aspekten auch eine sozioökonomische Komponente in Form der fehlenden Arbeitskraft und den auftretenden Pflegekosten nach sich zieht. Die Kosten für die Behandlung der KHK in Deutschland beliefen sich im Jahre 2002 laut Statistischem Bundesamt auf rund 6,9 Mrd. €. Verglichen mit ähnlichen Zahlen der USA dürfte sich der entstandene Schaden für die deutsche Volkswirtschaft im zwei- bis dreistelligen Milliardenbereich bewegen [3].

Characterisation of tropomyosin and paramyosin as vaccine candidate molecules for the poultry red mite, Dermanyssus gallinae.

PubMed

Wright, Harry W; Bartley, Kathryn; Huntley, John F; Nisbet, Alasdair J

2016-10-12

Dermanyssus gallinae is the most economically important haematophagous ectoparasite in commercial egg laying flocks worldwide. It infests the hens during the night where it causes irritation leading to restlessness, pecking and in extreme cases anaemia and increased cannibalism. Due to an increase in the occurrence of acaricide-resistant D. gallinae populations, new control strategies are required and vaccination may offer a sustainable alternative to acaricides. In this study, recombinant forms of D. gallinae tropomyosin (Der g 10) and paramyosin (Der g 11) were produced, characterised and tested as vaccine candidate molecules. The D. gallinae paramyosin (Der g 11) coding sequence was characterised and recombinant versions of Der g 11 and D. gallinae tropomyosin (Der g 10) were produced. Hens were immunised with the recombinant proteins and the resulting antibodies were fed to D. gallinae and mite mortality evaluated. Sections of mites were probed with anti- Der g 11 and Der g 10 antibodies to identify the tissue distribution of these protein in D. gallinae. The entire coding sequence of Der g 11 was 2,622 bp encoding 874 amino acid residues. Immunohistochemical staining of mite sections revealed that Der g 10 and Der g 11 were located throughout D. gallinae tissues. In phylogenetic analyses of these proteins both clustered with orthologues from tick species rather than with orthologues from astigmatid mites. Antibodies raised in hens against recombinant forms of these proteins significantly increased D. gallinae mortality, by 19 % for Der g 10 (P < 0.001) and by 23 % for Der g 11 (P = 0.009) when fed to the mites using an in vitro feeding device. This study has shown that Der g 10 and Der g 11 were located ubiquitously throughout D. gallinae and that antibodies raised against recombinant versions of these proteins can be used to significantly increase D. gallinae mortality in an in vitro feeding assay. When comparing archived data for all recombinant and native proteins assessed as vaccines using this in vitro feeding assay, Der g 10 and Der g 11 ranked highly and performed better than some of the pools of native proteins.

Die Baukastensystematik in der Fördertechnik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sebulke, Johannes

In der Fördertechnik wird kaum ein größerer Einsatzfall so dem anderen gleichen, dass man zwei Anlagen nach denselben Zeichnungen fertigen kann. Konstruktionszeiten, Rüst- und Umstellungszeiten der Fertigung sind hoch; der Kunde muss bei Einzelanfertigung lange Lieferzeiten in Kauf nehmen. In der Fördertechnik haben sich daher Baukastenprinzip, Standardisierung und die Konstruktion von Erzeugnisreihen weitgehend durchgesetzt.

Kontinuierliche Wanddickenbestimmung und Visualisierung des linken Herzventrikels

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Dornheim, Lars; Hahn, Peter; Oeltze, Steffen; Preim, Bernhard; Tönnies, Klaus D.

Zur Bestimmung von Defekten in der Herztätigkeit kann die Veränderung der Wanddicke des linken Ventrikels in zeitlichen MRTAufnahmesequenzen gemessen werden. Derzeit werden für diese Bestimmung im allgemeinen nur die aufwändig manuell erstellte Segmentierungen der Endsystole und Enddiastole benutzt. Wir stellen ein bis auf die Startpunktinitialisierung automatisches Verfahren zur Bestimmung der Wanddicke des linken Ventrikels und ihrer Veränderung vor, das auf einer vollständigen Segmentierung der Herzwand in allen Zeitschritten durch ein dynamisches dreidimensionales Formmodell (Stabiles Feder-Masse-Modell) basiert. Dieses Modell nutzt bei der Segmentierung neben der Grauwertinformation eines Zeitschrittes auch die Segmentierungen der anderen Zeitschritte und ist so aufgebaut, dass die Wanddicken direkt gemessen und visualisiert werden können. Auf diese Weise werden die lokalen Wanddickenextrema über den gesamten Aufnahmezeitraum detektiert, auch wenn sie nicht in die Endsystole bzw. -diastole fallen. Das Verfahren wurde auf sechs 4D-Kardio-MRT-Datensätzen evaluiert und stellte sich als sehr robust bzgl. der einzig nötigen Interaktion heraus.

Intelligente Messsysteme - Mehrwert für unterschiedliche Stufen der Wertschöpfung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Deppe, Benjamin

Die Veränderung der Energiewirtschaft schreitet kontinuierlich voran - und wird mit Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende nicht abgeschlossen sein. Vielmehr steigen die Innovationsgeschwindigkeit und die Erwartungshaltung der Kunden. Dieses Kapitel beschreibt, wie intelligente Messsysteme die Basis für neue Möglichkeiten schaffen und wie sich diese Veränderungen auf die Wertschöpfung auswirken. Der Fokus liegt dabei auf dem Wandel der einzelnen Wertschöpfungsstufen im Verlauf der Liberalisierung des Messwesens und dem seit dem 02.09.2016 verbindlichen Messstellenbetriebsgesetzes. Der Beitrag zeigt auf, wie sich bisher getrennte Wertschöpfungsstufen nunmehr direkt berühren und miteinander interagieren. Deutlich wird dadurch, wie Informationen zu Mehrwert führen können - aber auch, welche Fragen noch zu beantworten sind und welche Hürden es zu überwinden gilt.

Preoptimised VB: a fast method for the ground and excited states of ionic clusters I. Localised preoptimisation for (ArCO) +, (ArN 2) + and N 4+

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Langenberg, J. H.; Bucur, I. B.; Archirel, P.

1997-09-01

We show that in the simple case of van der Waals ionic clusters, the optimisation of orbitals within VB can be easily simulated with the help of pseudopotentials. The procedure yields the ground and the first excited states of the cluster simultaneously. This makes the calculation of potential energy surfaces for tri- and tetraatomic clusters possible, with very acceptable computation times. We give potential curves for (ArCO) +, (ArN 2) + and N 4+. An application to the simulation of the SCF method is shown for Na +H 2O.

Zum Wissenschaftsverständnis der modernen Evolutionsbiologie

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sommer, Ralf J.

Die moderne Evolutionsbiologie hat ihren Ursprung in den Arbeiten von Charles Darwin und Alfred Wallace (Darwin 1963). Der gemeinsame Ausgangspunkt des Evolutionsgedanken ist dabei die Beobachtung, dass die biologische Welt nicht konstant ist. Biologische Systeme und alle darin lebenden Organismen unterliegen über längere Zeiträume hinweg einer stetigen Veränderung. Diese grundlegende Eigenschaft biologischer Systeme macht die Biologie zu einer historischen Wissenschaft und stellt einen wichtigen Gegensatz zu großen Teilen der Physik dar. Obwohl die Aussage von der Veränderlichkeit der Arten heute trivial klingt, war sie im 19. Jahrhundert eine Revolution, da die Konstanz der Arten und der Welt eine vorherrschende Stellung im damaligen Weltbild hatte (Amundson 2005).

Regionalstatistik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Eppmann, Helmut; Fürnrohr, Michael

Viele Aufgaben in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft erfordern nicht nur globale, sondern auch regionale Lösungen. Die Regionalstatistik ist deshalb unentbehrlich für viele Planungs- und Entscheidungsprozesse. Ihren Ausbau und ihre Nutzung zu fördern, hat sich der Ausschuss für Regionalstatistik der Deutschen Statistischen Gesellschaft zum Ziel gesetzt. Dieses Kapitel stellt zunächst einige Grundlagen der Regionalstatistik und die Aufgaben des Ausschusses dar. Es folgen das umfangreiche regionalstatistische Datenangebot der Statistischen Ämter des Bundes und der Länder und seine Nutzung. Ein ergänzender Abschnitt ist der Arbeit des Instituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung gewidmet. Das Kapitel schließt mit einem Ausblick auf die Weiterentwicklung des regionalstatistischen Datenangebotes aus Sicht der amtlichen Statistik.

Arzt und Hobby-Astronom in stürmischen Zeiten Der Büchernachlass des Doktor Johannes Häringshauser, Viertelsmedicus in Mistelbach (1630-1641) in der Melker Stiftsbibliothek.

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Davison, Giles; Glaßner, Gottfried

2009-06-01

Auf der Suche nach astronomischer Literatur stieß Giles Davison in der Melker Stiftsbibliothek auf den Namen "Doctor Johannes Häringshauser“ als Besitzer seltener und interessanter astronomischer Werke u.a. von Johannes Regiomontan, Georg von Peuerbach, Michael Mästlin, Johannes Kepler und Daniel Sennert. Weitere in den Jahren 2007-2009 durchgeführte Nachforschungen ergaben, dass es sich um den von 1630-1641 in Mistelbach, Niederösterreich, als Landschaftsarzt tätigen Vater des Melker Konventualen und Bibliothekars Sigismund Häringshauser (1631-1698) handelt. Er wurde 1603 als Sohn des aus Magdeburg stammenden Apothekers Johannes Häringshauser geboren und starb 1642 in Mistelbach. Johannes Häringshauser Sen. bekleidete von 1613-1640 eine Reihe wichtiger Ämter in der Wiener Stadtregierung und starb 1647. Der Studienaufenthalt von Dr. Johannes Häringshauser Jun. in Padua (1624-1626) dürfte das Interesse für Astronomie geweckt haben, das sich in seiner in die Bestände der Melker Stiftsbibliothek eingegangenen Privatbibliothek widerspiegelt. Der Großteil der 10 dem Fachbereich der Astronomie und Astrologie zuzuweisenden Titel wurde von ihm in den Jahren 1636 und 1637 erworben.

Distributed Energy Resources Customer Adoption Model Plus (DER-CAM+), Version 1.0.0

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Stadler, Michael; Cardorso, Goncalo; Mashayekh, Salman

DER-CAM+ v1.0.0 is internally referred to as DER-CAM v5.0.0. Due to fundamental changes from previous versions, a new name (DER-CAM+) will be used for DER-CAM version 5.0.0 and above. DER-CAM+ is a Decision Support Tool for Decentralized Energy Systems that has been tailored for microgrid applications, and now explicitly considers electrical and thermal networks within a microgrid, ancillary services, and operating reserve. DER-CAM was initially created as an exclusively economic energy model, able to find the cost minimizing combination and operation profile of a set of DER technologies that meet energy loads of a building or microgrid for a typicalmore » test year. The previous versions of DER-CAM were formulated without modeling the electrical/thermal networks within the microgrid, and hence, used aggregate single-node approaches. Furthermore, they were not able to consider operating reserve constraints, and microgrid revenue streams from participating in ancillary services markets. This new version DER-CAM+ considers these issues by including electrical power flow and thermal flow equations and constraints in the microgrid, revenues from various ancillary services markets, and operating reserve constraints.« less

Umgang mit Antithrombotika bei Operationen an der Haut vor und nach Publikation der entsprechenden S3-Leitlinie.

PubMed

Gaskins, Matthew; Dittmann, Martin; Eisert, Lisa; Werner, Ricardo Niklas; Dressler, Corinna; Löser, Christoph; Nast, Alexander

2018-03-01

Laut einer Befragung im Jahre 2012 war der Umgang mit Antithrombotika bei dermatochirurgischen Eingriffen in Deutschland sehr heterogen. 2014 wurde erstmals eine evidenzbasierte Leitlinie zu diesem Thema veröffentlicht. Es wurde eine anonyme Befragung derselben Stichprobe zum Umgang mit Antithrombotika sowie zu Kenntnissen der Leitlinie durchgeführt. Die Ergebnisse wurden als relative Häufigkeiten berichtet und denen aus 2012 gegenübergestellt. 208 Antwortbögen wurden ausgewertet (Rücklaufquote: 36,6 %). Die große Mehrheit der Dermatologen erklärte, kleinere Eingriffe unter Fortführung der Therapie mit Phenprocoumon, niedrig dosierter Acetylsalicylsäure (≤ 100 mg) und Clopidogrel sowie mit direkten oralen Antikoagulanzien durchzuführen. Bei größeren Eingriffen war der Umgang hingegen weiterhin heterogen, insbesondere unter niedergelassenen Dermatologen. Der Anteil der Dermatologen, die Phenprocoumon, Acetylsalicylsäure und Clopidogrel leitlinienkonform verwendeten, hat sich insgesamt vergrößert. Führten 2012 beispielsweise 53,8 % der Klinikärzte bzw. 36,3 % der niedergelassenen Dermatologen eine große Exzision unter Fortführung der Therapie mit niedrig dosierter Acetylsalicylsäure durch, taten dies 2017 90,2 % bzw. 57,8 % (Phenprocoumon: 33,8 % bzw. 11,9 % auf 63,9 % bzw. 29,9 %; Clopidogrel: 36,9 % bzw. 23,2 % auf 63,9 % bzw. 30,6 %). Unter den Klinikärzten war ein hoher Anteil mit der Leitlinie vertraut und fand diese hilfreich. Eine Zunahme des leitlinienkonformen Verhaltens war bei allen Eingriffen zu verzeichnen. Bei größeren Eingriffen zeigte sich trotz deutlicher Verbesserung die Notwendigkeit verstärkter Anstrengungen zur Leitlinienumsetzung bzw. zur Identifizierung von Implementierungsbarrieren. © 2018 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Structural Analysis of Der p 1–Antibody Complexes and Comparison with Complexes of Proteins or Peptides with Monoclonal Antibodies

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Osinski, Tomasz; Pomés, Anna; Majorek, Karolina A.

Der p 1 is a major allergen from the house dust mite, Dermatophagoides pteronyssinus, that belongs to the papain-like cysteine protease family. To investigate the antigenic determinants of Der p 1, we determined two crystal structures of Der p 1 in complex with the Fab fragments of mAbs 5H8 or 10B9. Epitopes for these two Der p 1–specific Abs are located in different, nonoverlapping parts of the Der p 1 molecule. Nevertheless, surface area and identity of the amino acid residues involved in hydrogen bonds between allergen and Ab are similar. The epitope for mAb 10B9 only showed a partialmore » overlap with the previously reported epitope for mAb 4C1, a cross-reactive mAb that binds Der p 1 and its homolog Der f 1 from Dermatophagoides farinae. Upon binding to Der p 1, the Fab fragment of mAb 10B9 was found to form a very rare α helix in its third CDR of the H chain. To provide an overview of the surface properties of the interfaces formed by the complexes of Der p 1–10B9 and Der p 1–5H8, along with the complexes of 4C1 with Der p 1 and Der f 1, a broad analysis of the surfaces and hydrogen bonds of all complexes of Fab–protein or Fab–peptide was performed. This work provides detailed insight into the cross-reactive and specific allergen–Ab interactions in group 1 mite allergens. The surface data of Fab–protein and Fab–peptide interfaces can be used in the design of conformational epitopes with reduced Ab binding for immunotherapy.« less

Vernarbende Alopezien.

PubMed

Kanti, Varvara; Röwert-Huber, Joachim; Vogt, Annika; Blume-Peytavi, Ulrike

2018-04-01

Primär vernarbende Alopezien (PVA) werden nach der Klassifikation der North American Hair Research Society nach ihrem prominenten entzündlichen Infiltrat in vier Gruppen eingeteilt: PVA mit lymphozytärem, neutrophilem, gemischtzelligem oder unspezifischem Entzündungsmuster. Der Haarausfall kann subklinisch beginnen und langsam fortschreiten, so dass der genaue Erkrankungsbeginn oft schwer nachzuvollziehen ist. Die Diagnose wird häufig verzögert gestellt. Während die meisten vernarbenden Alopezien bei vollständiger Ausprägung anhand des klinischen Bildes klar zugeordnet werden können, ist die Diagnosestellung in der Frühphase oder im Endstadium häufig schwierig. Bei Erstvorstellung sollte eine ausführliche Anamnese und dermatologische Ganzkörperuntersuchung, inklusive Trichoskopie durchgeführt werden. In klinisch unklaren Fällen sollte eine Biopsie erfolgen. Aufgrund der Seltenheit der PVA gibt es bisher nur eine niedrige Evidenz über die Wirksamkeiten der Vielzahl der verschiedenen angewandten Therapien. Ziele der Therapie einer PVA sind, den Haarausfall zu stoppen oder zumindest zu verzögern, die klinischen Entzündungszeichen zu reduzieren, weitere Vernarbung zu verhindern sowie die subjektiven Symptome zu lindern. Ein Nachwachsen in bereits vernarbten Arealen sollte nicht erwartet werden. Eine antientzündliche Therapie mit topischen Kortikosteroiden der Klasse III-IV und/oder mit intrakutanen intraläsionalen Triamcinolonacetonid-Injektionen kommt bei den meisten PVA in Betracht. Die Wahl der systemischen Therapie hängt von der Art des prädominierenden entzündlichen Infiltrates ab und umfasst antimikrobielle/antibiotische oder immunmodulatorische/immunsuppressive Ansätze. Psychologische Unterstützung und Camouflage-Techniken sollten den Patienten angeboten werden. © 2018 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

SU-F-T-361: Dose Enhancement Due to Nanoparticle Addition in Skin Radiotherapy: A Monte Carlo Study Using Kilovoltage Photon Beams

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Zheng, X; Chow, J

Purpose: This study investigated the dose enhancement due to addition of nanoparticles with different types and concentrations in skin radiotherapy using kilovoltage photon beams. Methods: An inhomogeneous water phantom (15×15×10 cm{sup 3}) having the skin target layer (0.5–5 mm), added with different concentrations (3–40 mg/ml) of nanoparticles (Au, Pt, I, Ag and Fe{sub 2}O{sub 3}), was irradiated by the 105 and 220 kVp photon beams produced by a Gulmay D3225 Orthovoltage unit. The circular cone of 5-cm diameter and source-to-surface distance of 20 cm were used. Doses in the skin target layer with and without adding the nanoparticles were calculatedmore » using Monte Carlo simulation (the EGSnrc code) through the macroscopic approach. Dose enhancement ratio (DER), defined as the ratio of dose at the target with nanoparticle addition to the dose without addition, was calculated for each type and concentration of nanoparticle in different target thickness. Results: For Au nanoparticle, DER dependence on target thickness for the 220 kVp photon beams was not significant. However, DER for Au nanoparticle was found decreasing with an increase of target thickness when the nanoparticle concentration was increased from 18 to 40 mg/ml using the 105 kVp photon beams. For nanoparticle concentration of 40 mg/ml, DER variation with target thickness was not significant for the 220 kVp photon beams, but DEF was found decreasing with the target thickness when lower energy of photon beam (105 kVp) was used. DEF was found increasing with an increase of nanoparticle concentration. The higher the DEF increasing rate, the higher the atomic number of the nanoparticle except I and Ag for the same target thickness. Conclusion: It is concluded that nanoparticle addition can result in dose enhancement in kilovoltage skin radiotherapy. Moreover, the DER is related to the photon beam energy, target thickness, atomic number and concentration of nanoparticles.« less

Probleme aus der Physik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Vogel, Helmut

Das beliebte Arbeitsbuch "Probleme aus der Physik" bietet nun auch zur 17. Auflage von Gerthsen Vogel "Physik" (ISBN 3-540-56638-4) mit über 1150 gelösten Aufgaben aus der Physik und ihren Anwendungen in Technik, Astrophysik, Geound Biowissenschaften eine Fülle an Material zum Üben und Weiterlernen, zur Prüfungsvorbereitung und zum Selbststudium. Neu hinzugekommen ist ein Kapitel zur nichtlinearen Dynamik. Aufgaben aller Schwierigkeitsgrade machen "Probleme aus der Physik" unentbehrlich für Studenten der Physik im Haupt- und Nebenfach; Schüler der Leistungskurse Physik finden hier eine hervorragende Ergänzung.

Robust boosting via convex optimization

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Rätsch, Gunnar

2001-12-01

In this work we consider statistical learning problems. A learning machine aims to extract information from a set of training examples such that it is able to predict the associated label on unseen examples. We consider the case where the resulting classification or regression rule is a combination of simple rules - also called base hypotheses. The so-called boosting algorithms iteratively find a weighted linear combination of base hypotheses that predict well on unseen data. We address the following issues: o The statistical learning theory framework for analyzing boosting methods. We study learning theoretic guarantees on the prediction performance on unseen examples. Recently, large margin classification techniques emerged as a practical result of the theory of generalization, in particular Boosting and Support Vector Machines. A large margin implies a good generalization performance. Hence, we analyze how large the margins in boosting are and find an improved algorithm that is able to generate the maximum margin solution. o How can boosting methods be related to mathematical optimization techniques? To analyze the properties of the resulting classification or regression rule, it is of high importance to understand whether and under which conditions boosting converges. We show that boosting can be used to solve large scale constrained optimization problems, whose solutions are well characterizable. To show this, we relate boosting methods to methods known from mathematical optimization, and derive convergence guarantees for a quite general family of boosting algorithms. o How to make Boosting noise robust? One of the problems of current boosting techniques is that they are sensitive to noise in the training sample. In order to make boosting robust, we transfer the soft margin idea from support vector learning to boosting. We develop theoretically motivated regularized algorithms that exhibit a high noise robustness. o How to adapt boosting to regression problems? Boosting methods are originally designed for classification problems. To extend the boosting idea to regression problems, we use the previous convergence results and relations to semi-infinite programming to design boosting-like algorithms for regression problems. We show that these leveraging algorithms have desirable theoretical and practical properties. o Can boosting techniques be useful in practice? The presented theoretical results are guided by simulation results either to illustrate properties of the proposed algorithms or to show that they work well in practice. We report on successful applications in a non-intrusive power monitoring system, chaotic time series analysis and a drug discovery process. --- Anmerkung: Der Autor ist Träger des von der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Potsdam vergebenen Michelson-Preises für die beste Promotion des Jahres 2001/2002. In dieser Arbeit werden statistische Lernprobleme betrachtet. Lernmaschinen extrahieren Informationen aus einer gegebenen Menge von Trainingsmustern, so daß sie in der Lage sind, Eigenschaften von bisher ungesehenen Mustern - z.B. eine Klassenzugehörigkeit - vorherzusagen. Wir betrachten den Fall, bei dem die resultierende Klassifikations- oder Regressionsregel aus einfachen Regeln - den Basishypothesen - zusammengesetzt ist. Die sogenannten Boosting Algorithmen erzeugen iterativ eine gewichtete Summe von Basishypothesen, die gut auf ungesehenen Mustern vorhersagen. Die Arbeit behandelt folgende Sachverhalte: o Die zur Analyse von Boosting-Methoden geeignete Statistische Lerntheorie. Wir studieren lerntheoretische Garantien zur Abschätzung der Vorhersagequalität auf ungesehenen Mustern. Kürzlich haben sich sogenannte Klassifikationstechniken mit großem Margin als ein praktisches Ergebnis dieser Theorie herausgestellt - insbesondere Boosting und Support-Vektor-Maschinen. Ein großer Margin impliziert eine hohe Vorhersagequalität der Entscheidungsregel. Deshalb wird analysiert, wie groß der Margin bei Boosting ist und ein verbesserter Algorithmus vorgeschlagen, der effizient Regeln mit maximalem Margin erzeugt. o Was ist der Zusammenhang von Boosting und Techniken der konvexen Optimierung? Um die Eigenschaften der entstehenden Klassifikations- oder Regressionsregeln zu analysieren, ist es sehr wichtig zu verstehen, ob und unter welchen Bedingungen iterative Algorithmen wie Boosting konvergieren. Wir zeigen, daß solche Algorithmen benutzt werden koennen, um sehr große Optimierungsprobleme mit Nebenbedingungen zu lösen, deren Lösung sich gut charakterisieren laesst. Dazu werden Verbindungen zum Wissenschaftsgebiet der konvexen Optimierung aufgezeigt und ausgenutzt, um Konvergenzgarantien für eine große Familie von Boosting-ähnlichen Algorithmen zu geben. o Kann man Boosting robust gegenüber Meßfehlern und Ausreissern in den Daten machen? Ein Problem bisheriger Boosting-Methoden ist die relativ hohe Sensitivität gegenüber Messungenauigkeiten und Meßfehlern in der Trainingsdatenmenge. Um dieses Problem zu beheben, wird die sogenannte 'Soft-Margin' Idee, die beim Support-Vector Lernen schon benutzt wird, auf Boosting übertragen. Das führt zu theoretisch gut motivierten, regularisierten Algorithmen, die ein hohes Maß an Robustheit aufweisen. o Wie kann man die Anwendbarkeit von Boosting auf Regressionsprobleme erweitern? Boosting-Methoden wurden ursprünglich für Klassifikationsprobleme entwickelt. Um die Anwendbarkeit auf Regressionsprobleme zu erweitern, werden die vorherigen Konvergenzresultate benutzt und neue Boosting-ähnliche Algorithmen zur Regression entwickelt. Wir zeigen, daß diese Algorithmen gute theoretische und praktische Eigenschaften haben. o Ist Boosting praktisch anwendbar? Die dargestellten theoretischen Ergebnisse werden begleitet von Simulationsergebnissen, entweder, um bestimmte Eigenschaften von Algorithmen zu illustrieren, oder um zu zeigen, daß sie in der Praxis tatsächlich gut funktionieren und direkt einsetzbar sind. Die praktische Relevanz der entwickelten Methoden wird in der Analyse chaotischer Zeitreihen und durch industrielle Anwendungen wie ein Stromverbrauch-Überwachungssystem und bei der Entwicklung neuer Medikamente illustriert.

[Detection of mite allergens in the dust of filter-net and air of air-conditioned room].

PubMed

Lian, Yu-yin; Liu, Zhi-gang; Wang, Hong-yu; Chai, Cheng-yu; Liu, Xiao-yu

2007-08-01

To detect mite allergens in the dust of air conditioner filter-net and floating air in room. Samples were collected from rooms of asthma patient and normal families with or without air conditioner. Der p1, Der f1 and Der 2 were determined by two monoclonal antibody-based ELISA. In asthma patient families, the concentration of airborne Der p1, Der f1 and Der 2 was (0.23 +/- 0.13), (2.62 +/- 1.08), (0.93 +/- 0.41) ng/m3, and (0.56 +/- 0.25), (4.74 +/- 1.22), (2.33 +/- 0.64) ng/m3 respectively before and after the air conditioner switched on, all showing a significant difference (P < 0.05). In families without asthma patient, the concentration of Der p1, Der f1 and Der 2 was (0.33 +/- 0.11), (11.50 +/- 3.08) and (2.10 +/- 0.80) ng/m3, and (0.63 +/- 0.23), (19.80 +/- 4.30) and (3.60 +/- 1.00) ng/m3 respectively before and after the air conditioner switched on, also showing a significant difference (P < 0.05). From the filter-net dust of air conditioner in family with allergic asthma patient, the concentration of Der p1, Der f1 and Der 2 was (0.52 +/- 0.19), (3.34 +/- 0.63), (2.53 +/- 0.65) microg/g dust, while that of normal families was (1.30 +/- 0.35), (5.16 +/- 0.92), (3.47 +/- 1.13) microg/g dust respectively. The concentration of Der f1 and Der 2 at both asthma families and normal families was higher than 2 microg/g, an allergen concentration threshold. Mite allergens exist in the filter-net dust of air conditioner, which may be an important source of indoor allergens and a cause of the increasing prevalence of allergic asthma.

Expression, purification and characterization of Der f 27, a new allergen from dermatophagoides farinae

PubMed Central

Lin, Jianli; Li, Meng; Liu, Yulin; Jiang, Congli; Wu, Yulan; Wang, Yuanyuan; Gao, Anjian; Liu, Zhigang; Yang, Pingchang; Liu, Xiaoyu

2015-01-01

The house dust mite (HDM), Dermatophagoidesfarinae (D. farina), is one of the most important indoor allergen sources and a major elicitor of allergic asthma; itscharacterization is important in the diagnosis and immunotherapy of mite allergen-relevant diseases. This study aims to characterize a novel allergen, the D. farinae-derived serpin (Der f 27). In this study, the total RNA of D. farinae was extracted, and the Der f 27 gene was cloned and expressed. The allergenicity of recombinant Der f 27 protein was determined by enzyme-linked immunosorbent assay, and Western-blotting with the sera of asthma patients, and skin prick test (SPT) in allergic human subjects. A r-Der f 27 allergic asthma mouse model was established. The cloned Der f 27 gene has been presented at the Gene Bank with an accession number of KM009995. The IgE levels of r-Der f 27 in the serum from r-Der f 27 SPT positive allergic patients were 3 folds more than healthy subjects. The Der f 27 SPT positive ratewas 42.1% in 19 DM-SPT positive patients. Airway hyperresponsiveness, serum specific IgE, and levels of interleukin-4 in the spleen cell culture supernatant were significantly increased in allergic asthma mice sensitized to r-Der f 27. In conclusion, Der f 27 is a new subtype of house mite allergen. PMID:26328010

STF Optimierung von single-bit CT ΣΔ Modulatoren basierend auf skalierten Filterkoeffizienten

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Widemann, C.; Zorn, C.; Brückner, T.; Ortmanns, M.; Mathis, W.

2012-09-01

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Signalübertragungsverhalten von single-bit continuous-time (CT) ΣΔ Modulatoren. Dabei liegt der Fokus der Untersuchung auf dem Peaking der Signaltransferfunktion (STF). Dieser Effekt kann die Performance und die Stabilität des Gesamtsystems negativ beeinflussen, da bei auftretendem STF-Peaking Signale außerhalb des Signalbands verstärkt werden. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Reduktion des Peakings vorgestellt, der auf der Optimierung der Systemdynamik basiert. Dabei werden die Filterkoeffizienten des Modulators systematisch angepasst. Anhand eines Beispielsystems wird gezeigt, dass der Ansatz genutzt werden kann, um das Übertragungsverhalten des Modulators abhängig vom Ausgangssystem zu verändern. So kann entweder die Systemsperformance verbessert werden, ohne Peaking in der STF zu erzeugen, oder das STF-Peaking reduziert werden, ohne die Systemperformance stark zu beeinflussen.

Digitalisierung als Inkubator für die Energieversorgung von morgen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Arnold, Christian; Postina, Matthias

Neue Treiber der Digitalisierung bestimmen die Geschicke der etablierten Unternehmen im Energiebereich, dabei haben diese in vielen Fällen noch nicht einmal adäquat auf die altbekannten Treiber der Energiewende reagiert. Eine ganze Branche ist im Umbruch, alte Erlösmodelle brechen ein und Einigkeit scheint bei den Verantwortlichen nur in der Frage zu herrschen, wie in Zukunft noch Geld verdient werden kann. Dieser Beitrag erklärt die prägenden Treiber der Veränderung, analysiert die Ausgangslage und nennt Herausforderungen der Branche. Darüber hinaus legt er den Fokus auf die Betrachtung der neuen digitalen Wertschöpfung. Dazu wird ein Modell eingeführt, welches von der klassischen Wertschöpfungskette über datenbasierte Geschäftsmodelle im Energiesystem bis hin zum Internet of Smart Services reicht. Mit dem Modell geben die Autoren gleichsam Einblick in das geplante Energiewendeprojekt enera.

Der neue Kosmos

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Unsöld, Albrecht; Baschek, Bodo

Astronomie, Astrophysik und Weltraumforschung haben innerhalb weniger Jahrzehnte eine geradezu explosive Entwicklung genommen. Die neuen Beobachtungsmöglichkeiten durch die Raumfahrt, die Entwicklung hochempfindlicher Lichtdetektoren und der Einsatz leistungsstarker Computer haben uns neuartige Aspekte in der faszinierenden Welt der Galaxien und Quasare, der Sterne und Planeten erschlossen. Nachdem die dritte Auflage vergriffen ist, trägt die vorliegende vierte, völlig neubearbeitete Auflage des NEUEN KOSMOS dieser stürmischen Entwicklung Rechnung. In überschaubarem Umfang wird - bei bescheidenen Ansprüchen an die mathematisch-naturwissenschaftliche Vorbildung des Lesers - eine zusammenhängende Einführung in das Gesamtgebiet der Astronomie und Astrophysik gegeben, welche die Beobachtungen und die Grundgedanken ihrer theoretischen Deutung in gleicher Weise berücksichtigt. Auch in seiner neuen Gestalt wird der NEUE KOSMOS den Studenten und Forschern in Bereichen der Astronomie, Physik und Geowissenschaften sowie einem weiten Kreis ernsthaft interessierter Amateure viel Neues und viel Freude bringen.

Quantitative Characterization of Molecular Similarity Spaces: Tools for Computational Toxicology

DTIC Science & Technology

2000-01-20

numbers for hydrogen-filled molecular structure, hydrogen-suppressed molecular structure, and van der Waals volume. Van der Waals...relative covalent radii Geometrical Vw van der Waals volume 3DW 3-D Wiener number for the hydrogen-suppressed geometric distance matrix...molecular structure, and van der Waals volume. Van der Waals volume, Vw (Bondi 1964). was calculated using Sybyl 6.1 from Tripos As- sociates. Inc

Adhesion mechanisms on solar glass: Effects of relative humidity, surface roughness, and particle shape and size

DOE PAGES

Moutinho, Helio R.; Jiang, Cun -Sheng; To, Bobby; ...

2017-07-27

To better understand and quantify soiling rates on solar panels, we are investigating the adhesion mechanisms between dust particles and solar glass. In this work, we report on two of the fundamental adhesion mechanisms: van der Waals and capillary adhesion forces. The adhesion was determined using force versus distance (F-z) measurements performed with an atomic force microscope (AFM). To emulate dust interacting with the front surface of a solar panel, we measured how oxidized AFM tips, SiO 2 glass spheres, and real dust particles adhered to actual solar glass. The van der Waals forces were evaluated by measurements performed withmore » zero relative humidity in a glove box, and the capillary forces were measured in a stable environment created inside the AFM enclosure with relative humidity values ranging from 18% to 80%. To simulate topographic features of the solar panels caused by factors such as cleaning and abrasion, we induced different degrees of surface roughness in the solar glass. As a result, we were able to 1) identify and quantify both the van der Waals and capillary forces, 2) establish the effects of surface roughness, relative humidity, and particle size on the adhesion mechanisms, and 3) compare adhesion forces between well-controlled particles (AFM tips and glass spheres) and real dust particles.« less

Prevalence of DSM-IV Major Depression Among U.S. Military Personnel: Meta-Analysis and Simulation

DTIC Science & Technology

2012-08-01

Enduring Freedom, 3b from Operation Iraqi Freedom, and 3c from other locations. kStudies 3 and 7 to 9 are based on the mandatory Postdeployment Health (Re...physical disorders, including cardiovascular disorders (heart attack, stroke, hypertension , heart disease), respiratory disorders (COPD, asthma), diabetes...ulcer, HIV-AIDS, epilepsy or seizure disor- der, Crohn’s disease, cancer (except skin cancer), severe migraines, and extreme obesity ; and (4) severe

Quantitative Analyse und Visualisierung der Herzfunktionen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sauer, Anne; Schwarz, Tobias; Engel, Nicole; Seitel, Mathias; Kenngott, Hannes; Mohrhardt, Carsten; Loßnitzer, Dirk; Giannitsis, Evangelos; Katus, Hugo A.; Meinzer, Hans-Peter

Die computergestützte bildbasierte Analyse der Herzfunktionen ist mittlerweile Standard in der Kardiologie. Die verfügbaren Produkte erfordern meist ein hohes Maß an Benutzerinteraktion und somit einen erhöhten Zeitaufwand. In dieser Arbeit wird ein Ansatz vorgestellt, der dem Kardiologen eine größtenteils automatische Analyse der Herzfunktionen mittels MRT-Bilddaten ermöglicht und damit Zeitersparnis schafft. Hierbei werden alle relevanten herzphysiologsichen Parameter berechnet und mithilfe von Diagrammen und Graphen visualisiert. Diese Berechnungen werden evaluiert, indem die ermittelten Werte mit manuell vermessenen verglichen werden. Der hierbei berechnete mittlere Fehler liegt mit 2,85 mm für die Wanddicke und 1,61 mm für die Wanddickenzunahme immer noch im Bereich einer Pixelgrösse der verwendeten Bilder.

PubMed

Hachenberg, Thomas; Kols, Kerstin

2018-04-01

Schlichtungsstellen für Arzthaftpflichtfragen bieten Patienten, Ärzten und Versicherern eine Möglichkeit, Arzthaftungsstreitigkeiten außergerichtlich zu klären. In der Rubrik „Fälle der Schlichtungsstelle“ stellen wir abgeschlossene Fälle aus der Schlichtungsstelle für Arzthaftpflichtfragen der norddeutschen Ärztekammern vor.

Probing the structural and dynamical properties of liquid water with models including non-local electron correlation

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Del Ben, Mauro; Hutter, Jürg; VandeVondele, Joost

2015-08-01

Water is a ubiquitous liquid that displays a wide range of anomalous properties and has a delicate structure that challenges experiment and simulation alike. The various intermolecular interactions that play an important role, such as repulsion, polarization, hydrogen bonding, and van der Waals interactions, are often difficult to reproduce faithfully in atomistic models. Here, electronic structure theories including all these interactions at equal footing, which requires the inclusion of non-local electron correlation, are used to describe structure and dynamics of bulk liquid water. Isobaric-isothermal (NpT) ensemble simulations based on the Random Phase Approximation (RPA) yield excellent density (0.994 g/ml) and fair radial distribution functions, while various other density functional approximations produce scattered results (0.8-1.2 g/ml). Molecular dynamics simulation in the microcanonical (NVE) ensemble based on Møller-Plesset perturbation theory (MP2) yields dynamical properties in the condensed phase, namely, the infrared spectrum and diffusion constant. At the MP2 and RPA levels of theory, ice is correctly predicted to float on water, resolving one of the anomalies as resulting from a delicate balance between van der Waals and hydrogen bonding interactions. For several properties, obtaining quantitative agreement with experiment requires correction for nuclear quantum effects (NQEs), highlighting their importance, for structure, dynamics, and electronic properties. A computed NQE shift of 0.6 eV for the band gap and absorption spectrum illustrates the latter. Giving access to both structure and dynamics of condensed phase systems, non-local electron correlation will increasingly be used to study systems where weak interactions are of paramount importance.

Einleitung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ha, Suk-Woo

Der Einsatz von Implantaten zielt auf die Unterstützung oder den Ersatz von Zelloder Gewebefunktionen im menschlichen Körper. Die Werkstoffauswahl für diese Implantate hängt dabei von der Art und der Funktion des zu ersetzenden Gewebes ab. Die Anforderungen an den Implantatwerkstoff bezüglich Eigenschaften und Struktur können je nach Implantationsort und Funktionalität ganz unterschiedlich sein. Implantate, die im Knochengewebe Funktionen der Lasteinleitung und -überleitung ausüben, sind hohen mechanischen Anforderungen (optimale Bauteilsteifigkeit, Dauerfestigkeit) unterworfen, während bei Blutgefässimplantaten die Werkstoffoberfläche, primär in ihrer chemischen Zusammensetzung derart gestaltet sein muss, dass eine minimale Thrombogenität resultiert. Für den Erfolg des Implantatwerkstoffes oder -bauteils sind folgende drei Faktoren relevant: (a) Biokompatibilität, (b) Gesundheitszustand des Patienten und (c) Verlauf der Operation und der nachfolgenden Therapie. Bei Vorliegen einer Erkrankung, wie z. B. die allergische Sensibilisierung gegenüber Metallionen (Nickelallergie) oder Osteoporose im Fall der Verankerung von Hüftprothesen, ist der Implantatwerkstoff höheren Anforderungen bezüglich der Biokompatibilität unterworfen als bei organisch gesunden Patienten.

Schönheit und andere Provokationen - Eine neue evolutionsbiologische Theorie der Kunst

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Junker, Thomas

Die Evolution hat viele spektakuläre Phänomene hervorgebracht - von der Eleganz des Vogelflugs über die gigantischen Körper der Dinosaurier und die farbenprächtige Vielfalt der Korallenriffe bis hin zu ihrem jüngsten Geniestreich - der menschlichen Kunst. Die schönen Künste - Malerei, Bildhauerei und Architektur, Theater, Tanz, Oper und Filmkunst, Musik und Literatur - Produkte der Evolution? Diese Vorstellung mutet vielen Menschen fremd an, aber wie könnte es anders sein? Denn wenn Charles Darwin recht hat, dann sind nicht nur die körperlichen Merkmale der Menschen als Antworten auf die Erfordernisse des Lebens entstanden, sondern auch ihre geistigen Fähigkeiten und Verhaltensweisen. Im Jahr 1859 hatte er auf den letzten Seiten seines berühmten Buches über die Entstehung der Arten eine kühne Prophezeiung gemacht: Durch die Evolutionstheorie werde es "zu einer bemerkenswerten Revolution in der Naturwissenschaft kommen […]. Die Psychologie wird auf die neue Grundlage gestellt, dass jede geistige Kraft und Fähigkeit notwendigerweise durch graduelle Übergänge erworben wird“ (Darwin 1859, S. 484, 488; Junker 2008).

Geschichtlicher Überblick

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bölke, Klaus-Peter

Die Nachweise einer schadlosen Ableitung von Abwässern lassen sich bis weit in die Vergangenheit zurückverfolgen. Sie waren bereits zur damaligen Zeit eine Forderung zur Pflege der öffentlichen Reinlichkeit. Der Kanalisationsbau ist auch immer ein Ausdruck der Kultur eines Volkes gewesen. So kann festgestellt werden, dass im Zusammenhang mit der Hochkultur eines Volkes auch der Kanalbau ein vorherrschendes Thema war. Der Kanalbau steht auch in einem engen Zusammenhang mit dem Wasserleitungsbau. Es ist nur logisch, dass dort wo Wasser teilweise aus großer Entfernung herangeführt worden ist, dieses dann nach Gebrauch auch wieder schadlos beseitigt werden musste.

Herausforderungen durch die deutsche Wiedervereinigung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Stäglin, Reiner

Die Wiedervereinigung stellte auch die Statistik vor große Aufgaben. Die als Organ der staatlichen Planung staatsnah orientierte Statistik der DDR musste auf das zur Neutralität und wissenschaftlichen Unabhängigkeit verpflichtete System der Bundesrepublik umgestellt werden. Ebenso verlangten die Universitäten eine Neuorientierung. Die Deutsche Statistische Gesellschaft hat sich vor allem dreier Aufgaben mit großem Engagement, aber auch mit Bedachtsamkeit angenommen: Aufnahme und Integration der Statistiker aus den neuen Bundesländern in die Gesellschaft, Begleitung der Neuausrichtung des Faches Statistik an deren Hochschulen und Sicherung sowie Nutzung von Datenbeständen der ehemaligen DDR.

Phänomenologische Grundlagen der Wärmelehre

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Heintze, Joachim

Die Physik der Wärme lässt sich auf zweierlei Weise formulieren: Einmal als Mechanik eines Systems, das eine enorm große Zahl von Teilchen enthält (statistische Mechanik), und einmal mit Hilfe von ad hoc eingeführten Größen, den sogenannten Zustandsgrößen, die geeignet sind, das Verhalten eines solchen Systems zu beschreiben, ohne dass man die Teilchen selbst und ihre Bewegungen betrachten muss (Thermodynamik). Wir werden beide Ansätze in ihrer einfachsten und anschaulichsten Ausprägung in Kap. 5 (kinetische Gastheorie) bzw. in Kap. 8 (Grundbegriffe der Thermodynamik) behandeln. Obgleich sich die volle Durchführung des Programms als begrifflich und mathematisch recht schwierig erweist - die Vorlesung "Thermodynamik und Statistik" steht gewöhnlich am Ende der Kursvorlesungen über theoretische Physik - werden wir doch auf der Grundlage der Kap. 5 und 8 eine Menge über die Physik der Wärme lernen können. Den Ausgangspunkt der Wärmelehre bilden jedoch allemal die Naturerscheinungen, die wir hier in Kap. 4 behandeln wollen: Wärme, Kälte, Temperaturausgleich. Wir werden untersuchen, wie man diese Begriffe quantifizieren kann, und was bei der Erwärmung oder Abkühlung eines Körpers vor sich geht. Dabei werden wir auf den I. und II. Hauptsatz der Wärmelehre stoßen.

[Not Available].

PubMed

Hainschitz, I; Rieger, K; Siegl, H

2002-06-01

In Austria an index of 3 μg/kg of Ochratoxin A for coffee, 0,3 μg/kg for fruit juices and 0,2 μg/kg for beer is discussed. The laboratory of the food inspection authority of the state of Vorarlberg investigated the contribution of selected foodstuffs to the daily OTA intake and compared it with the recommendation of the scientific food committee of the EC. The focal point of this study was on beverages (coffee, coffee substitutes, beer and fruit juices) and their ingredients.ZUSAMMENFASSUNG: Die Untersuchungsergebnisse von Bier, Fruchtsaft und Kaffee [Diagramm 1] zeigen, dass die Mehrzahl der Proben nur sehr schwach bis gar nicht belastet waren. Die OTA-Belastung lag bei der Mehrzahl der Proben unter der Nachweisgrenze von 0,3 μg/kg bzw. 0,01μg/1. Einzelne Proben waren aber erheblich belastet, sodass bei starkem Konsum (Fruchtsaft im Sommer) eine überschreitung der vom SCF vorgeschlagenen Höchstmenge nicht auszuschließen ist. Die Ergebnisse der Kaffeemitteluntersuchung [Diagramm 2] belegen eine höhere OTA-Belastung bei mehr als der Hälfte der Proben. Wenn die vom SCF vorgeschlagene Höchstaufnahme von 5 ng pro Tag und kg Körpergewicht zu Grunde gelegt wird, resultiert für eine 60 kg schwere Person ein Wert von 0,3 μg/Tag. Das bedeutet bei einem mit 100 μg/kg OTA kontaminierten Kaffeeersatz und dem Konsum nur einer Tasse (5 - 7 g Pulver), dass alleine aus dieser Quelle diese Höchstaufnahme deutlich überschritten wird. Der Eintrag über die restliche Nahrung wie Cerealien, die für etwa die Hälfte der OTA-Aufnahme verantwortlich sind, bleibt hier unberücksichtigt. Die Untersuchungen belegen, dass die Einhaltung der in österreich vorgeschlagenen Richtwerte bei Bier, Fruchtsäften und Kaffee keine Schwierigkeiten bereitet. Für Kaffeemittel und andere Trockenfrüchte als Weintrauben [3] wurde allerdings noch kein Richtwert vorgeschlagen. Die Ergebnisse belegen aber, dass gerade für Kaffemittel und verschiedene Trockenfrüchte vor dem Hintergrund fehlender Höchstwerte ein Richtwert in der Größenordnung von 3 μg/kg bzw. 10 μg/kg hilfreich wäre, bis die Festlegung der gemeinschaftsrechtlicher Höchstgehalte erfolgt. Mit Hinblick auf die in der Einleitung beschriebene toxische Wirkung von OTA ist es im Sinne eines vorbeugenden Verbraucherschutzes wichtig, diese hochbelasteten Chargen zu erkennen und aus dem Verkehr zu nehmen. Ursache für die OTA-Kontamination ist vor allem eine mangelhafte Produktionshygiene in den Erzeugerländern. Dort liegt auch das größte Potential für eine Verringerung der OTA-Belastung. Die überprüfung der Lebensmittel auf Ochratoxin A durch die amtliche Lebensmittelkontrolle ist ein notwendiger Beitrag zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und zur weiteren Reduktion der Aufnahme.

Electric Power Distribution System Model Simplification Using Segment Substitution

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Reiman, Andrew P.; McDermott, Thomas E.; Akcakaya, Murat

Quasi-static time-series (QSTS) simulation is used to simulate the behavior of distribution systems over long periods of time (typically hours to years). The technique involves repeatedly solving the load-flow problem for a distribution system model and is useful for distributed energy resource (DER) planning. When a QSTS simulation has a small time step and a long duration, the computational burden of the simulation can be a barrier to integration into utility workflows. One way to relieve the computational burden is to simplify the system model. The segment substitution method of simplifying distribution system models introduced in this paper offers modelmore » bus reduction of up to 98% with a simplification error as low as 0.2% (0.002 pu voltage). In contrast to existing methods of distribution system model simplification, which rely on topological inspection and linearization, the segment substitution method uses black-box segment data and an assumed simplified topology.« less

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Palmintier, Bryan S; Bugbee, Bruce; Gotseff, Peter

Capturing technical and economic impacts of solar photovoltaics (PV) and other distributed energy resources (DERs) on electric distribution systems can require high-time resolution (e.g. 1 minute), long-duration (e.g. 1 year) simulations. However, such simulations can be computationally prohibitive, particularly when including complex control schemes in quasi-steady-state time series (QSTS) simulation. Various approaches have been used in the literature to down select representative time segments (e.g. days), but typically these are best suited for lower time resolutions or consider only a single data stream (e.g. PV production) for selection. We present a statistical approach that combines stratified sampling and bootstrapping tomore » select representative days while also providing a simple method to reassemble annual results. We describe the approach in the context of a recent study with a utility partner. This approach enables much faster QSTS analysis by simulating only a subset of days, while maintaining accurate annual estimates.« less

Kombinierte Hoch-/Niedrig-Dosis-Therapie mit systemischen Glukokor-tikoiden bei schweren Verlaufsformen der Alopecia areata im Kindesalter.

PubMed

Jahn-Bassler, Karin; Bauer, Wolfgang Michael; Karlhofer, Franz; Vossen, Matthias G; Stingl, Georg

2017-01-01

Schwere Verlaufsformen der Alopecia areata (AA) im Kindesalter sind aufgrund limitierter Optionen therapeutisch herausfordernd. Systemische, hochdosierte Glukokortikoide weisen die schnellste Ansprechrate auf, nach dem Absetzen kommt es allerdings zu Rezidiven. Eine längerfristige Hochdosis-Anwendung ist aufgrund der zu erwartenden Nebenwirkungen nicht empfehlenswert. Eine dauerhafte Steroiderhaltungstherapie unterhalb der Cushing-Schwellen-Dosis nach Bolustherapie könnte die Krankheitsaktivität ohne Nebenwirkungen längerfristig unterdrücken. Im Rahmen einer offenen Anwendungsbeobachtung wurden 13 Kinder mit schweren Formen der AA in diese Studie eingeschlossen. Bei sieben Kindern lag eine AA totalis/universalis vor, bei sechs eine multifokale AA mit Befall von mehr als 50 % der Kopfhaut. Das Therapieregime sah eine initiale Prednisolon-Dosierung von 2 mg/kg Körpergeweicht (KG) vor und wurde innerhalb von neun Wochen auf eine Erhaltungsdosierung unter der individuellen Cushing-Schwelle reduziert. Der Nachbeobachtungszeitraum betrug ein bis drei Jahre. Wir beobachteten in 62 % aller Fälle ein komplettes Nachwachsen der Haare. Die mittlere Dauer bis zum Ansprechen lag bei 6,6 Wochen und konnte mit der Erhaltungstherapie über den gesamten Beobachtungszeitraum aufrechterhalten werden. An Nebenwirkungen wurden ausschließlich eine Gewichtszunahme (1-3 kg) bei allen Behandelten sowie eine milde Steroidakne in 23 % der Fälle beobachtet. Die kombinierte Hoch-/Niedrig-Dosis-Therapie mit systemischen Glukokortikoiden mittels Prednisolon zeigte eine hohe, dauerhafte Ansprechrate ohne signifikante Nebenwirkungen. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Herausforderungen für künftige Lernumgebungen am Beispiel der Fakultät für Medizin

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Gergintchev, Ivan; Graf, Stephan

Nach der weit reichenden Etablierung von eLearning in den letzten Jahren stehen nahezu alle deutschen Hochschulen vor der Aufgabe, wettbewerbsfähige hochschulübergreifende Mechanismen sowie entsprechende organisatorische Rahmenbedingungen zu schaffen. Vor allem die Umsetzung von EBologna und die Unterstützung kooperativer Bildungsangebote verstärken diese Notwendigkeit. Motiviert durch die Veränderungen im Bereich der Hochschullehre und die Herausforderungen für künftige Lernumgebungen schlagen wir eine Integrationslösung im Sinne eines Learning Gateway vor, die zur webgestützten Abwicklung von kooperativen Bildungsangeboten in heterogen Lernumgebungen eingesetzt werden kann. Ihre Praxisanwendung verdeutlichen wir anschließend im komplexen Szenario der Medizin an der TUM. Die Evaluierung der Umsetzung belegt den deutlichen Mehrwert des Ansatzes.

elecTUM: Umsetzung der eLearning-Strategie der Technischen Universität München

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Rathmayer, Sabine; Gergintchev, Ivan

An der TUM wurde ein umfassendes und integriertes eLearning-Konzept umgesetzt, welches Präsenzstudium und eLearning in allen Leistungsbereichen der Universität miteinander verzahnt. Ein besonderer Schwerpunkt lag dabei in der Schaffung einer effizienten und wettbewerbsfähigen integrierten eLearning Infrastruktur in Hinblick auf die noch weiter steigenden Studienanfängerzahlen ab dem Jahr 2011 sowie die Umsetzung von eBologna. Die Etablierung einer hochschulweiten Lernplattform stellte eine wesentliche Basis für die Umsetzung der eLearning-Strategie dar. Die wissenschaftliche und wirtschaftliche Anschlussfähigkeit im Hinblick auf eine Verwertung der Projektergebnisse wurde durch die aktive Beteiligung an einer Vielzahl hochschulübergreifender Arbeitskreise, Fachtagungen und Kooperationen, vor allem über Organisations- und Dienstleistungsmodelle sowie innovative technische Entwicklungen, sichergestellt.

Viele Tests - viele Fehler?

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Tabelow, Karsten

Bildgebende Verfahren haben sich in den letzten Jahren einen festen Platz in der Medizin erobert und die medizinische Forschung und Diagnostik revolutioniert. Sie ermöglichen Ärzten und Forschern einen Einblick in lebendes Gewebe. Mit der fortschreitenden technischen Entwicklung liefern die Verfahren immer höhere Auflösungen, schärfere Bilder und mehr Details. Bildgebende Verfahren sind ohne Mathematik undenkbar, von der Bildrekonstruktion aus den gemessenen Signalen, bis hin zur Auswertung der Bildinformation. Für die Analyse der großen Menge an Bilddatenpunkten (Voxel, volume element, im Gegensatz zum zweidimensionalen Pixel, picture element) werden häufig insbesondere Methoden der mathematischen Statistik benötigt. Zufällige Fehler in der Messung äußern sich als Bildrauschen, die Bilder wirken unscharf und gestört. Dadurch werden diagnostische Entscheidungen erschwert.

[Evaluation of sensitization to Der p 1 and Der p 2 in a pediatric population of the North of Portugal].

PubMed

Peixoto, Sara; Soares, Joana; Monteiro, Tânia; Carvalho, Marisa; Santos, Marinela; Simões, Carla; Quaresma, Márcia

2017-12-28

In Portugal, data on the role of Der p 1 and Der p 2 in patients with house dust mite (HDM) allergy are scarce. Allergen-specific immunotherapy (sIT) is the only treatment that improves symptoms, reduces the need for pharmacological therapy and modifies the natural history of the disease. With this study, the authors aim to understand the local epidemiology and to clarify if the molecular assay of major allergens is advantageous in deciding and/or modifying the decision to initiate sIT in children with clinical indication which are sensitized to Dermatophagoides pteronyssinus. Retrospective study with analysis of patients with asthma and/or rhinitis. January/2013-December/2016. 1) positive prick-test to Dermatophagoides pteronyssinus; and 2) clinically relevant disease under treatment. Assay Der p 1 and Der p 2 values ≥0.35 kUA/L were considered positive. Statistical significance was set at P<.05. The clinical files of 279 patients. Mean ages 9.55 years (min.4-max.17). Asthma was present in 199 children (71.3%) and rhinitis in 245 (87.8%). Der p 1 and Der p 2 was <0.35kUA/L in 29 (10,4%) patients. The value of Der p 1/Der p 2 correlated with the size of the prick-test papule, the value of the eosinophils and the total IgE. Der p 1 and Der p 2 are dominant allergens in our population and there may be benefits in determining these molecular allergen levels in patients with a positive prick-test and a clinical indication for sIT prior to a decision of initiating sIT or not. Copyright © 2017. Publicado por Elsevier España, S.L.U.

Retrospektive Analyse von Zufallsbefunden, die bei Patienten mit kutanem malignen Malignom durch (18) F-Fluordeoxyglucose-PET/CT erhoben wurden.

PubMed

Conrad, Franziska; Winkens, Thomas; Kaatz, Martin; Goetze, Steven; Freesmeyer, Martin

2016-08-01

Bei der (18) F-Fluordeoxyglucose-Positronenemissionstomographie/Computertomographie (FDG-PET/CT) ergeben sich häufig Zufallsbefunde. In der vorliegenden Studie konzentrierten wir uns auf mittels FDG-PET/CT erhaltene Zufallsbefunde bei Patienten mit kutanem Melanom und überprüften deren Relevanz hinsichtlich weiterer diagnostischer Maßnahmen und Interventionen. Die Krankenakten von 181 konsekutiven Melanom-Patienten wurden retrospektiv ausgewertet, um das Management von Zufallsbefunden zu dokumentieren. Der Schwerpunkt lag dabei auf den histologischen Befunden. Bei 33 von 181 (18 %) Patienten lagen 39 relevante Zufallsbefunde vor, und zwar im Kolorektalbereich (n = 15 Patienten), in der Schilddrüse (n = 8), der Prostata (n = 2), dem Bewegungsapparat (n = 2), in Lymphknoten (n = 2), der Parotis (n = 1), den Mandeln (n = 1), den Nieren (n = 1) und der Gallenblase (n = 1). Bei 25 Patienten schlossen sich weitere diagnostische Verfahren an, wobei in 21 Fällen ein klinisches Korrelat nachgewiesen wurde. Bei 16 von 21 Patienten ergab sich eine Neoplasie, darunter fünf maligne Läsionen (vier Kolonkarzinome und ein Prostatakarzinom). Die Malignome wurden frühzeitig diagnostiziert und in der Mehrzahl der Fälle erfolgreich entfernt. Der Einsatz der FDG-PET/CT als Routine-Diagnostik wird in den Leitlinien empfohlen und ist indiziert bei malignem Melanom ab Stadium IIC. In dieser Studie wurden auf effektive Weise ansonsten nicht erkannte Krebserkrankungen, insbesondere Kolonkarzinome, detektiert. In den meisten Fällen war eine frühe Intervention möglich. Zufallsbefunde durch FDG-PET/CT sollten, unter Berücksichtigung des Zustands und der Wünsche des Patienten, mit den geeigneten diagnostischen Maßnahmen abgeklärt werden. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Molecular, Structural and Immunological Characterization of Der p 18, a Chitinase-Like House Dust Mite Allergen.

PubMed

Resch, Yvonne; Blatt, Katharina; Malkus, Ursula; Fercher, Christian; Swoboda, Ines; Focke-Tejkl, Margit; Chen, Kuan-Wei; Seiberler, Susanne; Mittermann, Irene; Lupinek, Christian; Rodriguez-Dominguez, Azahara; Zieglmayer, Petra; Zieglmayer, René; Keller, Walter; Krzyzanek, Vladislav; Valent, Peter; Valenta, Rudolf; Vrtala, Susanne

2016-01-01

The house dust mite (HDM) allergen Der p 18 belongs to the glycoside hydrolase family 18 chitinases. The relevance of Der p 18 for house dust mite allergic patients has only been partly investigated. To perform a detailed characterization of Der p 18 on a molecular, structural and immunological level. Der p 18 was expressed in E. coli, purified to homogeneity, tested for chitin-binding activity and its secondary structure was analyzed by circular dichroism. Der p 18-specific IgG antibodies were produced in rabbits to localize the allergen in mites using immunogold electron microscopy and to search for cross-reactive allergens in other allergen sources (i.e. mites, crustacea, mollusca and insects). IgE reactivity of rDer p 18 was tested with sera from clinically well characterized HDM-allergic patients (n = 98) and its allergenic activity was analyzed in basophil activation experiments. Recombinant Der p 18 was expressed and purified as a folded, biologically active protein. It shows weak chitin-binding activity and partial cross-reactivity with Der f 18 from D. farinae but not with proteins from the other tested allergen sources. The allergen was mainly localized in the peritrophic matrix of the HDM gut and to a lower extent in fecal pellets. Der p 18 reacted with IgE from 10% of mite allergic patients from Austria and showed allergenic activity when tested for basophil activation in Der p 18-sensitized patients. Der p 18 is a rather genus-specific minor allergen with weak chitin-binding activity but exhibits allergenic activity and therefore should be included in diagnostic test panels for HDM allergy.

Der II. Hauptsatz der Wärmelehre

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Heintze, Joachim

Wir haben in (4.44) den II. Hauptsatz als empirische Tatsache folgendermaßen formuliert: (i) Wärmeenergie geht von selbst nur von einem wärmeren Körper auf einen kälteren über, niemals in der umgekehrten Richtung. Nun werden wir beweisen, dass sich aus diesem Prinzip folgende äquivalente Formulierungen für den II. Hauptsatz ableiten lassen: (ii) Es ist unmöglich, ein Perpetuum mobile zweiter Art zu bauen, d. h. eine Maschine, die fortlaufend Wärmeenergie vollständig in mechanische Arbeit umsetzen kann. Eine Wärmekraftmaschine, die einen Kreisprozess mit der höchsten Temperatur Tw und der niedrigsten Temperatur Tk durchläuft, hat höchstens den Carnotschen Wirkungsgrad c = (Tw - Tk)/Tw. Wenn in der Maschine nur reversible Prozesse ablaufen, die gesamte Wärmezufuhr bei der Temperatur Tw erfolgt und ausschließlich bei der Temperatur Tw gekühlt wird, ist ihr Wirkungsgrad = C. Es gibt keine Wärmekraftmaschine, die eine bessere Ausnutzung der Wärmeenergie ermöglicht. (iv) In jedem thermodynamischen System existiert die Zustandsgröße Entropie, definiert durch ihr Differential dS = (dQrev)/T . Entropie kann erzeugt, aber nicht vernichtet werden. Bei Zustandsänderungen, die in einem abgeschlossenen System ablaufen, nimmt die Entropie entweder zu (irreversible Prozesse), oder sie bleibt konstant (reversible Prozesse). Im Anschluss an (iii) werden wir zur Definition der thermodynamischen Temperatur und bei der Diskussion von (iv) zu einem tieferen Verständnis der Entropie gelangen. Es zeigt sich, dass die Entropie das eigentliche Bindeglied zwischen Mechanik und Wärmelehre darstellt. Am Ende des Kapitels werden wir einige Anwendungen des II. Hauptsatzes betrachten.

Molecular, Structural and Immunological Characterization of Der p 18, a Chitinase-Like House Dust Mite Allergen

PubMed Central

Resch, Yvonne; Blatt, Katharina; Malkus, Ursula; Fercher, Christian; Swoboda, Ines; Focke-Tejkl, Margit; Chen, Kuan-Wei; Seiberler, Susanne; Mittermann, Irene; Lupinek, Christian; Rodriguez-Dominguez, Azahara; Zieglmayer, Petra; Zieglmayer, René; Keller, Walter; Krzyzanek, Vladislav; Valent, Peter; Valenta, Rudolf; Vrtala, Susanne

2016-01-01

Background The house dust mite (HDM) allergen Der p 18 belongs to the glycoside hydrolase family 18 chitinases. The relevance of Der p 18 for house dust mite allergic patients has only been partly investigated. Objective To perform a detailed characterization of Der p 18 on a molecular, structural and immunological level. Methods Der p 18 was expressed in E. coli, purified to homogeneity, tested for chitin-binding activity and its secondary structure was analyzed by circular dichroism. Der p 18-specific IgG antibodies were produced in rabbits to localize the allergen in mites using immunogold electron microscopy and to search for cross-reactive allergens in other allergen sources (i.e. mites, crustacea, mollusca and insects). IgE reactivity of rDer p 18 was tested with sera from clinically well characterized HDM-allergic patients (n = 98) and its allergenic activity was analyzed in basophil activation experiments. Results Recombinant Der p 18 was expressed and purified as a folded, biologically active protein. It shows weak chitin-binding activity and partial cross-reactivity with Der f 18 from D. farinae but not with proteins from the other tested allergen sources. The allergen was mainly localized in the peritrophic matrix of the HDM gut and to a lower extent in fecal pellets. Der p 18 reacted with IgE from 10% of mite allergic patients from Austria and showed allergenic activity when tested for basophil activation in Der p 18-sensitized patients. Conclusion Der p 18 is a rather genus-specific minor allergen with weak chitin-binding activity but exhibits allergenic activity and therefore should be included in diagnostic test panels for HDM allergy. PMID:27548813

Direct analysis of airborne mite allergen (Der f1) in the residential atmosphere by chemifluorescent immunoassay using bioaerosol sampler.

PubMed

Miyajima, Kumiko; Suzuki, Yurika; Miki, Daisuke; Arai, Moeka; Arakawa, Takahiro; Shimomura, Hiroji; Shiba, Kiyoko; Mitsubayashi, Kohji

2014-06-01

Dermatophagoides farinae allergen (Der f1) is one of the most important indoor allergens associated with allergic diseases in humans. Mite allergen Der f1 is usually associated with particles of high molecular weight; thus, Der f1 is generally present in settled dust. However, a small quantity of Der f1 can be aerosolized and become an airborne component. Until now, a reliable method of detecting airborne Der f1 has not been developed. The aim of this study was to develop a fiber-optic chemifluorescent immunoassay for the detection of airborne Der f1. In this method, the Der f1 concentration measured on the basis of the intensity of fluorescence amplified by an enzymatic reaction between the labeled enzyme by a detection antibody and a fluorescent substrate. The measured Der f1 concentration was in the range from 0.49 to 250 ng/ml and a similar range was found by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). This method was proved to be highly sensitive to Der f1 compared with other airborne allergens. For the implementation of airborne allergen measurement in a residential environment, a bioaerosol sampler was constructed. The airborne allergen generated by a nebulizer was conveyed to a newly sampler we developed for collecting airborne Der f1. The sampler was composed of polymethyl methacrylate (PMMA) cells for gas/liquid phases and some porous membranes which were sandwiched in between the two phases. Der f1 in air was collected by the sampler and measured using the fiber-optic immunoassay system. The concentration of Der f1 in aerosolized standards was in the range from 0.125 to 2.0 mg/m(3) and the collection rate of the device was approximately 0.2%. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cybersecurity for distributed energy resources and smart inverters

DOE PAGES

Qi, Junjian; Hahn, Adam; Lu, Xiaonan; ...

2016-12-01

The increased penetration of distributed energy resources (DER) will significantly increase the number of devices that are owned and controlled by consumers and third parties. These devices have a significant dependency on digital communication and control, which presents a growing risk from cyber attacks. This paper proposes a holistic attack-resilient framework to protect the the integrated DER and the critical power grid infrastructure from malicious cyber attacks, helping ensure the secure integration of DER without harming the grid reliability and stability. Specifically, we discuss the architecture of the cyber-physical power system with a high penetration of DER and analyze themore » unique cybersecurity challenges introduced by DER integration. Next, we summarize important attack scenarios against DER, propose a systematic DER resilience analysis methodology, and develop effective and quantifiable resilience metrics and design principles. Lastly, we introduce attack prevention, detection, and response measures specifically designed for DER integration across cyber, physical device, and utility layers of the future smart grid.« less

Dynamical importance of van der Waals saddle and excited potential surface in C(1D)+D2 complex-forming reaction

PubMed Central

Shen, Zhitao; Ma, Haitao; Zhang, Chunfang; Fu, Mingkai; Wu, Yanan; Bian, Wensheng; Cao, Jianwei

2017-01-01

Encouraged by recent advances in revealing significant effects of van der Waals wells on reaction dynamics, many people assume that van der Waals wells are inevitable in chemical reactions. Here we find that the weak long-range forces cause van der Waals saddles in the prototypical C(1D)+D2 complex-forming reaction that have very different dynamical effects from van der Waals wells at low collision energies. Accurate quantum dynamics calculations on our highly accurate ab initio potential energy surfaces with van der Waals saddles yield cross-sections in close agreement with crossed-beam experiments, whereas the same calculations on an earlier surface with van der Waals wells produce much smaller cross-sections at low energies. Further trajectory calculations reveal that the van der Waals saddle leads to a torsion then sideways insertion reaction mechanism, whereas the well suppresses reactivity. Quantum diffraction oscillations and sharp resonances are also predicted based on our ground- and excited-state potential energy surfaces. PMID:28094253

Theoretische Konzepte der Physik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Longair, Malcolm S.; Simon, B.; Simon, H.

"Dies ist kein Lehrbuch der theoretischen Physik, auch kein Kompendium der Physikgeschichte ... , vielmehr eine recht anspruchsvolle Sammlung historischer Miniaturen zur Vergangenheit der theoretischen Physik - ihrer "Sternstunden", wenn man so will. Frei vom Zwang, etwas Erschöpfendes vorlegen zu müssen, gelingt dem Autor etwas Seltenes: einen "lebendigen" Zugang zum Ideengebäude der modernen Physik freizulegen, ... zu zeigen, wie Physik in praxi entsteht... Als Vehikel seiner Absichten dienen dem Autor geschichtliche Fallstudien, insgesamt sieben an der Zahl. Aus ihnen extrahiert er das seiner Meinung nach Lehrhafte, dabei bestrebt, mathematische Anachronismen womöglich zu vermeiden... Als Student hätte ich mir diese gescheiten Essays zum Werden unserer heutigen physikalischen Weltsicht gewünscht. Sie sind originell, didaktisch klug und genieren sich auch nicht, von der Faszination zu sprechen, die ... von der Physik ausgeht. Unnötig darauf hinzuweisen, das sie ein gründliches "konventionelles" Studium weder ersetzen wollen noch können, sie vermögen aber, dazu zu ermuntern." #Astronomische Nachrichten (zur englischen Ausgabe)#1

Cybersecurity for distributed energy resources and smart inverters

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Qi, Junjian; Hahn, Adam; Lu, Xiaonan

The increased penetration of distributed energy resources (DER) will significantly increase the number of devices that are owned and controlled by consumers and third parties. These devices have a significant dependency on digital communication and control, which presents a growing risk from cyber attacks. This paper proposes a holistic attack-resilient framework to protect the the integrated DER and the critical power grid infrastructure from malicious cyber attacks, helping ensure the secure integration of DER without harming the grid reliability and stability. Specifically, we discuss the architecture of the cyber-physical power system with a high penetration of DER and analyze themore » unique cybersecurity challenges introduced by DER integration. Next, we summarize important attack scenarios against DER, propose a systematic DER resilience analysis methodology, and develop effective and quantifiable resilience metrics and design principles. Lastly, we introduce attack prevention, detection, and response measures specifically designed for DER integration across cyber, physical device, and utility layers of the future smart grid.« less

Patterns of Carbon Nanotubes by Flow-Directed Deposition on Substrates with Architectured Topographies.

PubMed

K Jawed, M; Hadjiconstantinou, N G; Parks, D M; Reis, P M

2018-03-14

We develop and perform continuum mechanics simulations of carbon nanotube (CNT) deployment directed by a combination of surface topography and rarefied gas flow. We employ the discrete elastic rods method to model the deposition of CNT as a slender elastic rod that evolves in time under two external forces, namely, van der Waals (vdW) and aerodynamic drag. Our results confirm that this self-assembly process is analogous to a previously studied macroscopic system, the "elastic sewing machine", where an elastic rod deployed onto a moving substrate forms nonlinear patterns. In the case of CNTs, the complex patterns observed on the substrate, such as coils and serpentines, result from an intricate interplay between van der Waals attraction, rarefied aerodynamics, and elastic bending. We systematically sweep through the multidimensional parameter space to quantify the pattern morphology as a function of the relevant material, flow, and geometric parameters. Our findings are in good agreement with available experimental data. Scaling analysis involving the relevant forces helps rationalize our observations.

An overview of distributed microgrid state estimation and control for smart grids.

PubMed

Rana, Md Masud; Li, Li

2015-02-12

Given the significant concerns regarding carbon emission from the fossil fuels, global warming and energy crisis, the renewable distributed energy resources (DERs) are going to be integrated in the smart grid. This grid can spread the intelligence of the energy distribution and control system from the central unit to the long-distance remote areas, thus enabling accurate state estimation (SE) and wide-area real-time monitoring of these intermittent energy sources. In contrast to the traditional methods of SE, this paper proposes a novel accuracy dependent Kalman filter (KF) based microgrid SE for the smart grid that uses typical communication systems. Then this article proposes a discrete-time linear quadratic regulation to control the state deviations of the microgrid incorporating multiple DERs. Therefore, integrating these two approaches with application to the smart grid forms a novel contributions in green energy and control research communities. Finally, the simulation results show that the proposed KF based microgrid SE and control algorithm provides an accurate SE and control compared with the existing method.

van der Waals Interactions and Hadron Resonance Gas: Role of resonance widths modeling on conserved charges fluctuations

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Vovchenko, Volodymyr; Alba, Paolo; Gorenstein, Mark I.; Stoecker, Horst

2018-02-01

The quantum van der Waals (QvdW) extension of the ideal hadron resonance gas (HRG) model which includes the attractive and repulsive interactions between baryons - the QvdW-HRG model - is applied to study the behavior of the baryon number related susceptibilities in the crossover temperature region. Inclusion of the QvdW interactions leads to a qualitatively different behavior of susceptibilities, in many cases resembling lattice QCD simulations. It is shown that for some observables, in particular for χBQ11/χB2, effects of the QvdW interactions essentially cancel out. It is found that the inclusion of the finite resonance widths leads to an improved description of χB2, but it also leads to a worse description of χBQ11/χB2, as compared to the lattice data. On the other hand, inclusion of the extra, unconfirmed baryons into the hadron list leads to a simultaneous improvement in the description of both observables.

Microgrids and distributed generation systems: Control, operation, coordination and planning

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Che, Liang

Distributed Energy Resources (DERs) which include distributed generations (DGs), distributed energy storage systems, and adjustable loads are key components in microgrid operations. A microgrid is a small electric power system integrated with on-site DERs to serve all or some portion of the local load and connected to the utility grid through the point of common coupling (PCC). Microgrids can operate in both grid-connected mode and island mode. The structure and components of hierarchical control for a microgrid at Illinois Institute of Technology (IIT) are discussed and analyzed. Case studies would address the reliable and economic operation of IIT microgrid. The simulation results of IIT microgrid operation demonstrate that the hierarchical control and the coordination strategy of distributed energy resources (DERs) is an effective way of optimizing the economic operation and the reliability of microgrids. The benefits and challenges of DC microgrids are addressed with a DC model for the IIT microgrid. We presented the hierarchical control strategy including the primary, secondary, and tertiary controls for economic operation and the resilience of a DC microgrid. The simulation results verify that the proposed coordinated strategy is an effective way of ensuring the resilient response of DC microgrids to emergencies and optimizing their economic operation at steady state. The concept and prototype of a community microgrid that interconnecting multiple microgrids in a community are proposed. Two works are conducted. For the coordination, novel three-level hierarchical coordination strategy to coordinate the optimal power exchanges among neighboring microgrids is proposed. For the planning, a multi-microgrid interconnection planning framework using probabilistic minimal cut-set (MCS) based iterative methodology is proposed for enhancing the economic, resilience, and reliability signals in multi-microgrid operations. The implementation of high-reliability microgrids requires proper protection schemes that effectively function in both grid-connected and island modes. This chapter presents a communication-assisted four-level hierarchical protection strategy for high-reliability microgrids, and tests the proposed protection strategy based on a loop structured microgrid. The simulation results demonstrate the proposed strategy to be an effective and efficient option for microgrid protection. Additionally, microgrid topology ought to be optimally planned. To address the microgrid topology planning, a graph-partitioning and integer-programming integrated methodology is proposed. This work is not included in the dissertation. Interested readers can refer to our related publication.

Personen- und Güterverkehr

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Flämig, Heike; Gertz, Carsten; Mühlhausen, Thorsten

Im Jahr 2010 war in Deutschland der Verkehrssektor für fast 20 % der energiebedingten Treibhausgase verantwortlich. Das Klima hat sich bereits so weit verändert, dass zur Sicherung der Funktion der Verkehrssysteme auch Anpassungsmaßnahmen notwendig sind. Diese Maßnahmen müssen durch verkehrsreduzierende bzw. -beeinflussende Maßnahmen ergänzt werden. Ausgehend von den Emissionen im Verkehrssektor und möglichen Minderungen schlägt das Kapitel den Bogen zu Optionen der Anpassung an den Klimawandel, die ausführlich und konkret dargestellt werden. Besonders betrachtet werden die mannigfaltigen Gefahren der Rückkopplung sowie die vielfältigen Wechselwirungen mit anderen Themengebieten und Sektoren.

Strahlungsfeldbedingungen bei der Ionisationsdosimetrie

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Krieger, Hanno

Bei der Dosimetrie von Photonenstrahlungen mit luftgefüllten Ionisationskammern werden in diesem Kapitel zwei Grenzfälle unterschieden. Der eine Fall ist die Bedingung des so genannten Sekundärelektronengleichwichts im Kammervolumen. In diesem Fall bestimmen ausschließlich die Photonen im Messvolumen die dosimetrische Anzeige. Der zweite Grenzfall ist gegeben, wenn das Luftvolumen und die Kammer das Strahlungsfeld im Phantom so wenig stören, dass der Sekundärelektronenfluss unverändert bleibt. Diese Bedingungen nennt man BRAGG-GRAY-Bedingungen. Beide Grenzfälle sind in der Praxis nur näherungsweise zu verwirklichen. Abweichungen müssen durch entsprechende Korrekturen oder Kalibrierungen berücksichtigt werden.

„Überholen ohne einzuholen“ Die Entwicklung von Technologien für übermorgen in Kernenergie und Mikroelektronik der DDR

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Barkleit, Gerhard

Dem nuklearen Patt zwischen Ostblock und westlichem Staatenbündnis ist es nach weitgehend übereinstimmender Auffassung von Politik und Wissenschaft zu danken, dass der "Kalte Krieg" in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts nicht zum weltumfassenden Flächenbrand eskalierte. An der raschen Herstellung dieses Patts waren zwei Dresdner Physiker maßgeblich beteiligt, deren einer im Manhattan-Projekt in den USA gearbeitet hatte und später in England der Spionage für die Sowjetunion und des Verrats des Know-how der Atombombe überführt wurde.

Organisationsaspekte in der Umsetzung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Balck, Henning; Bungard, Walter; Hofmann, Karsten; Ganz, Walter; Schwenker, Burkhard; Hanßen, Dirk; Meindl, Rudolf; Schloske, Alexander; Thieme, Paul; Teufel, Peter

Strukturbrüche sind eine der Hauptursachen für die Schwierigkeiten vieler Unternehmen, ihre Organisationsform zu modernisieren und vor allem turbulenten Marktbedingungen anzupassen. Klassische Beispiele für Strukturbrüche finden sich in der Spaltung von Aufbau- und Ablauforganisation, der Spaltung von Produktion und Dienstleistung oder der Spaltung von Planung und Ausführung. Ein wirkungsvoller Ansatz zur Überwindung solcher Spaltungen ist eine Art Versöhnungsmuster: die Polare Organisation. Wesentliche Elemente dieser Organisationsform sind ihr Netzwerkcharakter, kooperatives Zusammenwirken, eine hohe Kommunikationsintensität und eine polare Koppelung der kommunizierenden Partner oder - in abstrahierter Form - die organisierte Balance erfolgskritischer Gegensätze, wie Kosten und Qualität.

Implantate für den Bandscheibenersatz (Stand 1993)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Mathey, Michael; Wintermantel, Erich

Die Bandscheiben sind besonders betroffen von Fehlhaltungen und -stellungen der Wirbelsäule. Sie unterliegen als grösstes zusammenhängendes, nicht vaskularisiertes Gewebe im Menschen, statisch und dynamisch extrem belastet, besonders der Alterung. Um die teilweise sehr starken Schmerzen bei Bandscheibenschädigungen zu lindern, ist eine Operation vielfach die einzige Hilfe. Bei dieser Operation (Nukleotomie) entfernt man das aus der Bandscheibe ausgetretene Gewebe des Gallertkerns (nucleus pulposus), welches durch Druck auf die Nervenstränge im Bereich der Wirbelsäule die Beschwerden (Ischias-Schmerz) verursacht hat. Nach der Entfernung des Gallertkerns werden die auftretenden Kräfte bei veränderter Biomechanik übertragen. Dabei erhalten die Zwischenwirbelgelenke (Facettengelenke) eine erheblich grössere Flächenpressung als dies bei intakter Bandscheibe der Fall war. Die höhere Flächenpressung kommt durch die Verringerung des Abstandes zwischen den oberen und unteren Deckplatten der benachbarten Wirbelkörper zustande, zwischen denen sich der Gallertkern befand. Durch geeignetes Training der Rückenmuskulatur kann eine Stabilisierung des operierten Bandscheibensegmentes erreicht werden, jedoch ist es eine klinische Erfahrung, dass die meisten Patienten, die momentan durch die Operation schmerzfrei geworden sind, keine adäquate zusätzliche sportliche Betätigung auf sich nehmen.

Zeit im Wandel der Zeit.

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Aichelburg, P. C.

Contents: Einleitung(P. C. Aichelburg). 1. Über Zeit, Bewegung und Veränderung (Aristoteles). 2. Ewigkeit und Zeit (Plotin). 3. Was ist die Zeit? (Augustinus). 4. Von der Zeit (Immanuel Kant). 5. Newtons Ansichten über Zeit, Raum und Bewegung (Ernst Mach). 6. Über die mechanische Erklärung irreversibler Vorgänge (Ludwig Boltzmann). 7. Das Maß der Zeit (Henri Poincaré). 8. Dauer und Intuition (Henri Bergson). 9. Die Geschichte des Unendlichkeitsproblems (Bertrand Russell). 10. Raum und Zeit (Hermann Minkowski). 11. Der Unterschied von Zeit und Raum (Hans Reichenbach). 12. Newtonscher und Bergsonscher Zeitbegriff (Norbert Wiener). 13. Die Bildung des Zeitbegriffs beim Kinde (JeanPiaget).14. Eine Bemerkung über die Beziehungen zwischen Relativitätstheorie und der idealistischen Philosophie (Kurt Gödel). 15. Der zweite Hauptsatz und der Unterschied von Vergangenheit und Zukunft (Carl Friedrich v. Weizsäcker). 16. Zeit als physikalischer Begriff (Friedrich Hund). 17. Zeitmessung und Zeitbegriff in der Astronomie (Otto Heckmann). 18. Kann die Zeit rückwärts gehen? (Martin Gardner). 19. Zeit und Zeiten (Ilya Prigogine, Isabelle Stengers). 20. Zeit als dynamische Größe in der Relativitätstheorie (P. C. Aichelburg).

Psychometric Properties of the Persian Version of the Difficulties in Emotion Regulation Scale) DERS-6 & DERS-5- Revised (in an Iranian Clinical Sample.

PubMed

Mazaheri, Mina

2015-04-01

The purpose of this study was to determine the construct validity and reliability of the two forms of the Persian version of the Difficulties in Emotion Regulation Scale (DERS-6 & DERS-5-revised) in a clinical sample. The clinical sample consisted of 181 patients diagnosed with Functional GI Disorders (FGID) who referred to the digestive psychosomatic clinic in Isfahan in 2012. They were selected by census method (In a given period of time). The Persian version of the DERS, the short form of the DASS, and the TAS-20 were used to collect data. The results of the factor structure or construct validity using principal components analysis with varimax rotation recognized 7 factors for the DERS-6 (Goals, Awarness, Impalse, Non Acceptance, Strategy, Clarity, Recognition), and 6 factors for the DERS-5- revised (Non Acceptance, Goals, Impalse, Strategy, Clarity, Recognition) in the clinical sample. They showed the common variance of 59.51% and 59.15%, respectively. Also, the results showed that the concurrent validity of both forms of the DERS and most of their factors, and their reliability in terms of Cronbach-Alpha were favorable. Considering the factor structure and favorable psychometric properties of the two scales of DERS-6 & DERS-5-revised, the scales can be used in clinical samples.

Statistik in Naturwissenschaft und Technik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wilrich, Peter-Theodor

Mit dem Aufschwung von Naturwissenschaft und Technik zu Beginn des 19. Jahrhunderts entstand die mathematische Statistik, angeregt aus der Geodäsie (wie die Methode der kleinsten Quadrate) und der Anthropologie (wie die statistische Analyse mehrdimensionaler Beobachtungen und ihrer stochastischen Abhängigkeiten). Im Gegensatz zu den Wirtschafts- und Sozialwissenschaften, in denen Daten vorwiegend aus Beobachtungsstudien gewonnen werden, stehen in den Naturwissenschaften Experimente im Vordergrund. Daher gehört die statistische Versuchsplanung zu den insbesondere in Naturwissenschaft und Technik angewendeten statistischen Methoden, aber auch die Extremwertstatistik und Lebensdaueranalysen sowie die Methoden der räumlichen Statistik (insbesondere in der Umweltforschung). Im 20. Jahrhundert wurden Stichprobenpläne und Regelkarten (Kontrollkarten) zur Prozessregelung als Hilfsmittel der statistischen Qualitätssicherung entwickelt. Diese Methodenbündel, mit denen sich der Ausschuss Statistik in Naturwissenschaft und Technik immer wieder befasst, werden im Folgenden vorgestellt.

Verantwortlicher Umgang mit Antibiotika: Notwendigkeit der Antibiotikareduktion in der Aknetherapie.

PubMed

Gollnick, Harald P M; Buer, Jan; Beissert, Stefan; Sunderkätter, Cord

2016-12-01

Der übermäßige oder unkritische weltweite Einsatz von Antibiotika in der Medizin hat die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen beschleunigt. In einigen Bereichen sind viele Antibiotika bei bakteriellen Infektionen, die zuvor noch gut auf antibakterielle Wirkstoffe reagierten, mittlerweile wirkungslos geworden. Dermatologen/Venerologen setzten orale und topische Antibiotika bei der Behandlung von Acne vulgaris routinemäßig ein, obwohl Akne weder eine infektiöse Erkrankung ist noch alleine durch das Propionibacterium getriggert wird. Vielmehr ist sie eine komplexe, chronische entzündliche Hauterkrankung, die durch verschiedene pathogenetische Faktoren wie follikuläre Hyperkeratose, erhöhter Sebumproduktion, bakterielle Proliferation und Entzündung zustande kommt. Folglich sollte eine erfolgreiche Therapie auf die Bekämpfung verschiedener pathogenetischer Faktoren und nicht nur auf die von Propionibacterium acnes abzielen. Daher wurden topische Retinoide und Benzoylperoxid als Mittel der ersten Wahl definiert. Monotherapien mit lokalen Antibiotika sollten insgesamt vermieden werden. Systemische Antibiotika der Tetrazyklin-Gruppe haben bei bestimmen Krankheitsstadien ihren Sinn, ihre Wirkung könnte aber eher auf der antientzündlichen als auf der antibiotischen Reaktion beruhen. Gesundheitsbehörden ermahnen alle Gesundheitsdienstleister, den Einsatz von Antibiotika einzuschränken. Das Nutzen-Risiko-Verhältnis muss bei der Entscheidung für oder gegen eine antibiotische Therapie bei einem einzelnen Patienten immer auch in Bezug auf das öffentliche Interesse am Erhalt der Wirksamkeit von Antibiotika abgewogen werden. Im Folgenden werden das aktuelle Krankheitskonzept zu Acne vulgaris und die sich daraus ableitenden Konsequenzen für den Einsatz von Antibiotika vorgestellt. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Titanisierung von Implantatoberflächen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zimmermann, Hanngörg; Heinlein, Markus; Guldner, Norbert W.

Titan gilt seit Jahrzehnten als einer der wichtigsten Implantatwerkstoffe in der Medizin. Neben den guten mechanischen Eigenschaften (Leichtigkeit, hohe Festigkeit etc.), besitzen Titanimplantate vor allem eine hervorragende Körperverträglichkeit, so dass die Implantate optimal in den humanen Organismus integriert werden [1]. Ist jedoch aufgrund der Anforderungen an das Implantat eine hohe Flexibilität und/ oder Elastizität gefragt, so scheidet der Werkstoff Titan aufgrund seiner spröden und unflexiblen Materialeigenschaften aus. Die Folge ist der Einsatz von Implantatmaterialien, sowohl künstlichen als auch biologischen Ursprungs, welche nicht selten eine unzureichende Biokompatibilität aufweisen und somit zu Fremdköper- und immunologischen Reaktionen und Einkapselung des Implantates führen können. Die Erhöhung der Körperverträglichkeit, eine Adaption an das biologische Umfeld und eine hohe Biokompatibilität sind demzufolge die wichtigsten Eigenschaften bei der bedarfsgerechten Herstellung von Implantaten und Implantatoberflächen. Zur Gestaltung von innovativen, biokompatiblen Oberflächen stehen unterschiedliche technische Lösungsansätze zur Verfügung. Zum einen besteht die Möglichkeit, geeignete Oberflächeneigenschaften aus dem Grundmaterial selbst zu optimieren. Dies geschieht unter anderem durch Modifikation der Werkstoffoberflächen in Form von Texturierungen und Oberflächenrauhigkeiten. Zum anderen können die Oberflächeneigenschaften unabhängig von denen des Trägermaterials gestaltet werden. Durch Funktionalisierung der Oberflächen mit geeigneten Beschichtungen oder der Zugabe von Medikamenten (Drug Eluting) werden die Kunststoffimplantate dahingehend verändert, dass eine Steigerung der Körperakzeptanz erreicht wird. Die Titanbeschichtung von Implantatoberflächen kombiniert die positiven Materialeigenschaften von Titan und Polymer.

Development of a Real-Time Hardware-in- the-Loop Power Systems Simulation Platform to Evaluate Commercial Microgrid Controllers

DTIC Science & Technology

2016-02-23

52 A.3 Solar irradiance profile. 53 xi LIST OF TABLES Table Page No. 1 Cable Impedances 14 2 PV Component Specifications 25 3 ESS...of the physical DER devices, including gensets, a battery-based energy storage system with a bidirectional power converter, a solar photovoltaic ( PV ...this was done for the energy storage, solar PV , and breakers.) Implement several relay protection functions to actuate the breakers. Implement various

The 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoro-methylsulfonyl)-imide ionic liquid nanodroplets on solid surfaces and in electric field: A molecular dynamics simulation study

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Dong, Dengpan; Vatamanu, Jenel P.; Wei, Xiaoyu; Bedrov, Dmitry

2018-05-01

Atomistic molecular dynamics simulations were conducted to study the wetting states of 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoro-methylsulfonyl)-imide ionic liquid (IL) nanodroplets on surfaces with different strengths of van der Waals (VDW) interactions and in the presence of an electric field. By adjusting the depth of Lennard-Jones potential, the van der Waals interaction between the solid surface and ionic liquid was systematically varied. The shape of the droplets was analyzed to extract the corresponding contact angle utilized to characterize wetting states of the nanodroplets. The explored range of surface-IL interactions allowed contact angles ranging from complete IL spreading on the surface to poor wettability. The effect of the external electrical field was explored by adding point charges to the surface atoms. Systems with two charge densities (±0.002 e/atom and ±0.004 e/atom) that correspond to 1.36 V/nm and 2.72 V/nm electric fields were investigated. Asymmetrical wetting states were observed for both cases. At 1.36 V/nm electric field, contributions of IL-surface VDW interactions and Coulombic interactions to the wetting state were competitive. At 2.72 V/nm field, electrostatic interactions dominate the interaction between the nanodroplet and surface, leading to enhanced wettability on all surfaces.

Molecular origins of fluorocarbon hydrophobicity

PubMed Central

Dalvi, Vishwanath H.; Rossky, Peter J.

2010-01-01

We have undertaken atomistic molecular simulations to systematically determine the structural contributions to the hydrophobicity of fluorinated solutes and surfaces compared to the corresponding hydrocarbon, yielding a unified explanation for these phenomena. We have transformed a short chain alkane, n-octane, to n-perfluorooctane in stages. The free-energy changes and the entropic components calculated for each transformation stage yield considerable insight into the relevant physics. To evaluate the effect of a surface, we have also conducted contact-angle simulations of water on self-assembled monolayers of hydrocarbon and fluorocarbon thiols. Our results, which are consistent with experimental observations, indicate that the hydrophobicity of the fluorocarbon, whether the interaction with water is as solute or as surface, is due to its “fatness.” In solution, the extra work of cavity formation to accommodate a fluorocarbon, compared to a hydrocarbon, is not offset by enhanced energetic interactions with water. The enhanced hydrophobicity of fluorinated surfaces arises because fluorocarbons pack less densely on surfaces leading to poorer van der Waals interactions with water. We find that interaction of water with a hydrophobic solute/surface is primarily a function of van der Waals interactions and is substantially independent of electrostatic interactions. This independence is primarily due to the strong tendency of water at room temperature to maintain its hydrogen bonding network structure at an interface lacking hydrophilic sites. PMID:20643968

Encapsulation of cisplatin as an anti-cancer drug into boron-nitride and carbon nanotubes: Molecular simulation and free energy calculation.

PubMed

Roosta, Sara; Hashemianzadeh, Seyed Majid; Ketabi, Sepideh

2016-10-01

Encapsulation of cisplatin anticancer drug into the single walled (10, 0) carbon nanotube and (10, 0) boron-nitride nanotube was investigated by quantum mechanical calculations and Monte Carlo Simulation in aqueous solution. Solvation free energies and complexation free energies of the cisplatin@ carbon nanotube and cisplatin@ boron-nitride nanotube complexes was determined as well as radial distribution functions of entitled compounds. Solvation free energies of cisplatin@ carbon nanotube and cisplatin@ boron-nitride nanotube were -4.128kcalmol(-1) and -2457.124kcalmol(-1) respectively. The results showed that cisplatin@ boron-nitride nanotube was more soluble species in water. In addition electrostatic contribution of the interaction of boron- nitride nanotube complex and solvent was -281.937kcalmol(-1) which really more than Van der Waals and so the electrostatic interactions play a distinctive role in the solvation free energies of boron- nitride nanotube compounds. On the other hand electrostatic part of the interaction of carbon nanotube complex and solvent were almost the same as Van der Waals contribution. Complexation free energies were also computed to study the stability of related structures and the free energies were negative (-374.082 and -245.766kcalmol(-1)) which confirmed encapsulation of drug into abovementioned nanotubes. However, boron-nitride nanotubes were more appropriate for encapsulation due to their larger solubility in aqueous solution. Copyright © 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.

Insulin adsorption on crystalline SiO2: Comparison between polar and nonpolar surfaces using accelerated molecular-dynamics simulations

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Nejad, Marjan A.; Mücksch, Christian; Urbassek, Herbert M.

2017-02-01

Adsorption of insulin on polar and nonpolar surfaces of crystalline SiO2 (cristobalite and α -quartz) is studied using molecular dynamics simulation. Acceleration techniques are used in order to sample adsorption phase space efficiently and to identify realistic adsorption conformations. We find major differences between the polar and nonpolar surfaces. Electrostatic interactions govern the adsorption on polar surfaces and can be described by the alignment of the protein dipole with the surface dipole; hence spreading of the protein on the surface is irrelevant. On nonpolar surfaces, on the other hand, van-der-Waals interaction dominates, inducing surface spreading of the protein.

Temperature dependence of the Henry's law constant for hydrogen storage in NaA zeolites: a Monte Carlo simulation study.

PubMed

Sousa, João Miguel; Ferreira, António Luís; Fagg, Duncan Paul; Titus, Elby; Krishna, Rahul; Gracio, José

2012-08-01

Grand canonical Monte Carlo simulations of hydrogen adsorption in zeolites NaA were carried out for a wide range of temperatures between 77 and 300 K and pressures up to 180 MPa. A potential model was used that comprised of three main interactions: van der Waals, coulombic and induced polarization by the electric field in the system. The computed average number of adsorbed molecules per unit cell was compared with available results and found to be in agreement in the regime of moderate to high pressures. The particle insertion method was used to calculate the Henry coefficient for this model and its dependence on temperature.

Elastolysen und Hauterkrankungen mit Verlust der elastischen Fasern.

PubMed

Tronnier, Michael

2018-02-01

Die elastischen Fasern sind neben den kollagenen Fasern der wichtigste Bestandteil des Bindegewebsgerüstes der Haut. Eine Verminderung oder ein Verlust der elastischen Fasern ist bei einer Vielzahl von klinisch sich unterschiedlich präsentierenden Erkrankungen, hereditär oder erworben, beschrieben. Bei den Erkrankungen, die mit einer Entzündung einhergehen ist die Elastophagozytose ein wichtiges histologisches Merkmal. Die Therapie der Erkrankungen dieser Gruppe ist grundsätzlich schwierig. © 2018 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Maschinensicherheit

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Linke, Petra

Soll eine Maschine ohne weitere Überprüfung in Europa in Verkehr gebracht werden, so ist nachzuweisen, dass diese die Forderungen der sogenannten Maschinenrichtlinie erfüllt. Durch Gesetzgebungen und Normen innerhalb der Mitgliedsstaaten wird das Einhalten dieser Richtlinie abgesichert. Ihr Ziel ist es, dass von der Maschine keine Gefahr für den Menschen ausgeht, d.h. sämtliche Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen erfüllt werden. Dieses Kapitel beschreibt das allgemeine Vorgehen, das zu einer funktional sicheren Maschine und somit der Erfüllung der Maschinenrichtlinie führt.

Design of a prosumer EMS for energy trading

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Hwang, T.; Yoo, Y.; Kang, S.; Lee, I.

2018-03-01

We design a DER management system for energy trading based on OASIS EI and EMIX. With the spread of DERs, there is a growing need of a system for integrated management of DERs and customer loads. In this paper, we give a brief overview of a DER EMS for prosumer energy saving and trading. Based on the OASIS standards, we design a functional architecture of a DER EMS for energy trading. After showing communication protocols and operation sequences, we summarize our works.

Bildanalyse in Medizin und Biologie

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Athelogou, Maria; Schönmeyer, Ralf; Schmidt, Günther; Schäpe, Arno; Baatz, Martin; Binnig, Gerd

Heutzutage sind bildgebende Verfahren aus medizinischen Untersuchungen nicht mehr wegzudenken. Diverse Methoden - basierend auf dem Einsatz von Ultraschallwellen, Röntgenstrahlung, Magnetfeldern oder Lichtstrahlen - werden dabei spezifisch eingesetzt und liefern umfangreiches Datenmaterial über den Körper und sein Inneres. Anhand von Mikroskopieaufnahmen aus Biopsien können darüber hinaus Daten über die morphologische Eigenschaften von Körpergeweben gewonnen werden. Aus der Analyse all dieser unterschiedlichen Arten von Informationen und unter Konsultation weiterer klinischer Untersuchungen aus diversen medizinischen Disziplinen kann unter Berücksichtigung von Anamnesedaten ein "Gesamtbild“ des Gesundheitszustands eines Patienten erstellt werden. Durch die Flut der erzeugten Bilddaten kommt der Bildverarbeitung im Allgemeinen und der Bildanalyse im Besonderen eine immer wichtigere Rolle zu. Gerade im Bereich der Diagnoseunterstützung, der Therapieplanung und der bildgeführten Chirurgie bilden sie Schlüsseltechnologien, die den Forschritt nicht nur auf diesen Gebieten maßgeblich vorantreiben.

Integriertes Informationsmanagement an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster - Das Projekt MIRO

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Vogl, Raimund; Gildhorn, Antje; Labitzke, Jörg; Wibberg, Michael

An der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) wurde bereits 1996 ein tragfähiges, kooperativ ausgerichtetes System der IT-Governance im Zusammenspiel zentraler und dezentraler IT-Leistungserbringer etabliert. Um den Anforderungen an ein integriertes Informationsmanagement im Überlappungsfeld von Information, Kommunikation und Medien (IKM) durch das Zusammenspiel der zentralen Einrichtungen Universitätsverwaltung (UniV), Universitäts- und Landesbibliothek (ULB) und Zentrum für Informationsverarbeitung (ZIV) gerecht zu werden, wurde 2003 der IKM-Service institutionalisiert. In diesem Rahmen wurde das Projekt Münster Information System for Research and Organization (MIRO) entwickelt, das als Leistungszentrum für Forschungsinformation von der DFG gefördert wird. Die bisherigen Projekterfahrungen, erreichten Ziele und verbleibenden Aufgaben werden dargestellt. Im Projektverlauf haben sich insbesondere die etablierten IT-Governance und Versorgungs-Strukturen sowie die Unterstützung der Hochschulleitung als essentielle Erfolgskriterien erwiesen.

Supply Chain Management (SCM) mit Kanban

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Beer, Anja; Dickmann, Eva; Dickmann, Philipp; Gerth, Wolf-Michael; Graßy, Mario; Herron, Colin; Schmidt, Peter; Seidl, Florian; Wittmann, Claus-Eduard

Nach Schätzungen von Mercer Management Consulting und dem Fraunhofer Institut wird der Wertschöpfungsanteil in der Automobilindustrie von durchschnittlich 35 % im Jahr 2002 auf 23 % im Jahr 2015 sinken [Merc 04]. Der Trend, die Produktionstiefe oder allgemeiner, die Wertschöpfungstiefe, zu reduzieren, hat zur Folge, dass die Kaufteile den größeren Teil der Wertschöpfung einnehmen. Die Optimierungspotentiale und der Einfluss auf die Kosten wandern immer mehr zu den Lieferanten, vor allem bei größeren Unternehmen oder Konzernen. Lieferanten-Philosophien, die auf oberflächlichen Verbindungen zu Lieferanten aufbauen, um immer optimal und schnell den günstigsten Teilepreis zu erhalten, haben sich in vielen Sparten oder Produktbereichen, z. B. im Maschinenbau, im besten Fall als kurzfristig erfolgreich erwiesen. Kooperative und nachhaltige Strategien sind der erfolgversprechendere Weg, zumindest mittelbis langfristig. In der Realität wird sehr wenig in Supply Chain-Konzepte investiert und die Umsetzungen sind daher vielmals oberflächlich.

Kostenüberwachung und Wirtschaftlichkeitsrechnung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bauer, Jürgen

Die ERP-Produktkalkulation erfolgt auf der Basis des Mengen- und Wertgerüsts der Produktionsprozesse. Sie greift dabei auf die Stammdaten (Materialstamm, Arbeitsplätze, Arbeitspläne, Stücklisten) zu. Basis ist die übliche Industriekalkulation in der Form einer Zuschlagskalkulation, ergänzt durch Platzkostensätze der Maschinen und Arbeitsplätze (siehe Teil ).

TÜV - Zertifizierungen in der Life Science Branche

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schaff, Peter; Gerbl-Rieger, Susanne; Kloth, Sabine; Schübel, Christian; Daxenberger, Andreas; Engler, Claus

Life Sciences [1] (Lebenswissenschaften) sind ein globales Innovationsfeld mit Anwendungen der Bio- und Medizinwissenschaften, der Pharma-, Chemie-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie. Diese Branche zeichnet sich durch eine stark interdisziplinäre Ausrichtung aus, mit Anwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse und Einsatz von Ausgangsstoffen aus der modernen Biologie, Chemie und Humanmedizin sowie gezielter marktwirtschaftlich orientierter Arbeit.

Did You Know – Transactive Energy Provides the Next Big Step in DER Integration

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

McDermott, Thomas E.

This is an invited blog article for the Utility Variable Generation Integration Group (UVIG) on the topic of distributed energy resource (DER) integration. Summarizes DER progress since 2004, which signifies a maturing industry. Proposes transactive energy as a means of integrating more DER without special incentives or mitigation techniques.

Wie verstehen Schülerinnen und Schüler den Begriff der Unendlichkeit?

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schimmöller, Tabea

Wie Hilbert bereits feststellte, wirkt die Idee der Unendlichkeit, wie keine andere, schon seit Zeiten sehr anregend und fruchtbar auf den Verstand und bewegt das Gemüt der Menschen. Der Begriff der Unendlichkeit bedarf aber auch, wie kein anderer, der Aufklärung, denn mit ihm eröffnet sich ein weites Feld, welches nicht nur aus vielen verschiedenen Definitionen besteht, sondern auch aus völlig unterschiedlichen Disziplinen. Physiker suchen immer dringender nach einer "Theorie für Alles" oder einer "Weltformel", Kosmologen beschäftigen sich unter anderem mit der Ewigkeit des Universums, Theologen interessiert eher die Unendlichkeit Gottes, Philosophen diskutieren unter anderem Grenzfragen zwischen Naturwissenschaft und Philosophie und die Mathematiker versuchen den Paradoxien des Unendlichen einen Sinn zu geben. Und so wird ersichtlich, dass nichts abstrakter ist als das Unendliche: Obwohl die Unendlichkeit für die unterschiedlichsten Wissenschaften von großer Bedeutung ist, "[ist] in der Wirklichkeit das Unendliche nirgends zu finden, [egal] was für Erfahrungen und Beobachtungen und welcherlei Wissenschaft wir auch heranziehen".

An Optimization and Assessment on DG adoption in JapanesePrototype Buildings

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Zhou, Nan; Marnay, Chris; Firestone, Ryan

2005-11-30

This research investigates a method of choosing economicallyoptimal DER, expanding on prior studies at the Berkeley Lab using the DERdesign optimization program, the Distributed Energy Resources CustomerAdoption Model (DER-CAM). DER-CAM finds the optimal combination ofinstalled equipment from available DER technologies, given prevailingutility tariffs, site electrical and thermal loads, and a menu ofavailable equipment. It provides a global optimization, albeit idealized,that shows how the site energy load scan be served at minimum cost byselection and operation of on-site generation, heat recovery, andcooling. Five prototype Japanese commercial buildings are examined andDER-CAM applied to select thee conomically optimal DER system for each.The fivemore » building types are office, hospital, hotel, retail, and sportsfacility. Based on the optimization results, energy and emissionreductions are evaluated. Furthermore, a Japan-U.S. comparison study ofpolicy, technology, and utility tariffs relevant to DER installation ispresented. Significant decreases in fuel consumption, carbon emissions,and energy costs were seen in the DER-CAM results. Savings were mostnoticeable in the sports facility, followed by the hospital, hotel, andoffice building.« less

[Research on dust mite allergen gathered from filters of air-conditioners].

PubMed

Zhan, Xiao-dong; Wu, Hua; Hu, Hui-min; Li, Chao-pin

2015-12-01

To discuss the relation between the dust mite allergen (Der) in air-conditioner filters and the asthma attack. The dust samples were collected from the filters of air-conditioners in dining rooms, shopping malls, hotels and households, respectively. The concentrations of Der f 1 and Der p1 were detected by ELISA, and the dust mite immune activities were determined by dot-ELISA. The concentrations of Der f 1 in the dining rooms, shopping malls, hotels and households were 1.52, 1.24, 1.31 µg/g and 1.46 µg/g respectively, and the concentrations of Der p 1 were 1.23, 1.12, 1.16 µg/ g and 1.18 µg, respectively. One hour after the running of air-conditioners, the concentrations of Der f 1 and Der p 1 in the air were higher than those before the running of air-conditioners, and the differences were significant (P < 0.05). Additionally, the dot-ELISA results revealed that the allergen extracted from the dust was capable of reacting with IgE from the sera of asthma mice allergic to dust mites. Der f 1 and Der p 1 appear abundantly in the filters of air-conditioners in domestic houses in Wuhu City, and the allergens can induce asthma.

Wissenschaft, die unsere Kultur verändert. Tiefenschichten des Streits um die Evolutionstheorie

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Patzelt, Werner J.

Die Evolutionstheorie ist eine der erfolgreichsten wissenschaftlichen Theorien. Sie erlaubt es, unsere Herkunft zu verstehen und riskante Merkmale gerade der menschlichen Spezies zu begreifen. Zugleich ist die Evolutionstheorie eine der umstrittensten Theorien. Das liegt nicht an ihrer empirischen Tragfähigkeit, sondern an ihrem Gegenstand. Sie handelt nämlich nicht nur - wie Hunderte andere wissenschaftliche Theorien - von der "Welt da draußen“, sondern vor allem auch von uns selbst und von unserem Platz in dieser Welt. Den einen gilt sie obendrein als Überwinderin religiösen Aberglaubens, den anderen als neuer Zugang zu Gott und seinem Wirken in der Welt. Ferner sehen die einen in der Evolution eine unbezweifelbare Tatsache gleich der Schwerkraft oder dem Holocaust, die anderen aber eine - noch oder dauerhaft - unbewiesene Hypothese oder gar eine falsche Schöpfungslehre. Und während die meisten Streitfragen solcher Art nach wechselseitig akzeptierten Regeln ‚normaler Wissenschaft‘ geklärt werden, wird bei der Frage nach dem Woher unserer Spezies und Kultur die intellektuelle Zuständigkeit von Wissenschaft mitunter überhaupt bezweifelt. Anscheinend geht es schon um recht tiefe Schichten unserer Kultur und nicht nur der wissenschaftlichen, wenn - wie seit 150 Jahren - um die Evolutionstheorie gestritten wird. Wie sehen diese Schichten aus?

Spitznävi: unterschiedliche klinische, dermatoskopische und histopathologische Merkmale in der Kindheit.

PubMed

Dika, Emi; Neri, Iria; Fanti, Pier Alessandro; Barisani, Alessia; Ravaioli, Giulia Maria; Patrizi, Annalisa

2017-01-01

Die Charakterisierung der klinischen Merkmale und des biologischen Potenzials von Spitznävi hat in den letzten Jahrzehnten breites Interesse gefunden. Das Ziel dieser Arbeit ist die Beschreibung der klinischen und dermatoskopischen Merkmale von Spitznävi sowie des klinischen Ergebnisses nach chirurgischer Exzision von Spitznävi in drei pädiatrischen Altersgruppen. Restrospektive Studie zur Analyse von klinischen Merkmalen, videodermatoskopischen Bildern, histopathologischen Diagnosen und Behandlungsergebnissen. Der Grad der Pigmentierung wurde sowohl klinisch als auch histopathologisch beurteilt. Bei 71 Patienten wurden 72 spitzoide Neoplasien entfernt. Videodermatologische Bilder lagen für 41 Patienten vor. Das Muster der Pigmentierung korrelierte signifikant mit dem Alter der Patienten: Hyperpigmentierte Läsionen waren bei Vorschulkindern selten, bei Patienten von 7 bis 12 Jahren und ab 13 Jahren dagegen häufiger. Eine histopathologische Diagnose von atypischen Spitznävi wurde selten durchgeführt. Keiner der Patienten, bei denen ursprünglich ein atypischer Spitznävus diagnostiziert worden war, entwickelte ein Lokalrezidiv oder Metastasen während der anschließenden Nachbeobachtung. Pigmentierte Spitznävi traten im Alter ab 13 Jahren häufiger auf. Die Studie bestätigt andere Berichte über die Altersverteilung von Pigmentierungsmustern und hebt die geringe Anzahl atypischer Spitznävi bei pädiatrischen Patienten hervor sowie das Ausbleiben von Rezidiven bei der langfristigen Nachbeobachtung. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Assessment of Distributed Generation Potential in JapaneseBuildings

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Zhou, Nan; Marnay, Chris; Firestone, Ryan

2005-05-25

To meet growing energy demands, energy efficiency, renewable energy, and on-site generation coupled with effective utilization of exhaust heat will all be required. Additional benefit can be achieved by integrating these distributed technologies into distributed energy resource (DER) systems (or microgrids). This research investigates a method of choosing economically optimal DER, expanding on prior studies at the Berkeley Lab using the DER design optimization program, the Distributed Energy Resources Customer Adoption Model (DER-CAM). DER-CAM finds the optimal combination of installed equipment from available DER technologies, given prevailing utility tariffs, site electrical and thermal loads, and a menu of available equipment.more » It provides a global optimization, albeit idealized, that shows how the site energy loads can be served at minimum cost by selection and operation of on-site generation, heat recovery, and cooling. Five prototype Japanese commercial buildings are examined and DER-CAM applied to select the economically optimal DER system for each. The five building types are office, hospital, hotel, retail, and sports facility. Based on the optimization results, energy and emission reductions are evaluated. Furthermore, a Japan-U.S. comparison study of policy, technology, and utility tariffs relevant to DER installation is presented. Significant decreases in fuel consumption, carbon emissions, and energy costs were seen in the DER-CAM results. Savings were most noticeable in the sports facility (a very favourable CHP site), followed by the hospital, hotel, and office building.« less

Big Biology: Supersizing Science During the Emergence of the 21st Century

PubMed Central

Vermeulen, Niki

2017-01-01

Ist Biologie das jüngste Mitglied in der Familie von Big Science? Die vermehrte Zusammenarbeit in der biologischen Forschung wurde in der Folge des Human Genome Project zwar zum Gegenstand hitziger Diskussionen, aber Debatten und Reflexionen blieben meist im Polemischen verhaftet und zeigten eine begrenzte Wertschätzung für die Vielfalt und Erklärungskraft des Konzepts von Big Science. Zur gleichen Zeit haben Wissenschafts- und Technikforscher/innen in ihren Beschreibungen des Wandels der Forschungslandschaft die Verwendung des Begriffs Big Science gemieden. Dieser interdisziplinäre Artikel kombiniert eine begriffliche Analyse des Konzepts von Big Science mit unterschiedlichen Daten und Ideen aus einer Multimethodenuntersuchung mehrerer großer Forschungsprojekte in der Biologie. Ziel ist es, ein empirisch fundiertes, nuanciertes und analytisch nützliches Verständnis von Big Biology zu entwickeln und die normativen Debatten mit ihren einfachen Dichotomien und rhetorischen Positionen hinter sich zu lassen. Zwar kann das Konzept von Big Science als eine Mode in der Wissenschaftspolitik gesehen werden – inzwischen vielleicht sogar als ein altmodisches Konzept –, doch lautet meine innovative Argumentation, dass dessen analytische Verwendung unsere Aufmerksamkeit auf die Ausweitung der Zusammenarbeit in den Biowissenschaften lenkt. Die Analyse von Big Biology zeigt Unterschiede zu Big Physics und anderen Formen von Big Science, namentlich in den Mustern der Forschungsorganisation, der verwendeten Technologien und der gesellschaftlichen Zusammenhänge, in denen sie tätig ist. So können Reflexionen über Big Science, Big Biology und ihre Beziehungen zur Wissensproduktion die jüngsten Behauptungen über grundlegende Veränderungen in der Life Science-Forschung in einen historischen Kontext stellen. PMID:27215209

Involvement of the mannose receptor in the uptake of Der p 1, a major mite allergen, by human dendritic cells.

PubMed

Deslée, Gaëtan; Charbonnier, Anne-Sophie; Hammad, Hamida; Angyalosi, Gerhild; Tillie-Leblond, Isabelle; Mantovani, Alberto; Tonnel, André-Bernard; Pestel, Joël

2002-11-01

Immature dendritic cells (DCs) take up antigens in peripheral tissues and, after antigen processing, mature to efficiently stimulate T cells in secondary lymph nodes. In allergic airway diseases DCs have been shown to be involved in the induction and maintenance of a T(H)2-type profile. The present study was undertaken to determine pathways of Der p 1 (a house dust mite allergen) uptake by human DCs and to compare Der p 1 uptake between DCs from patients with house dust mite allergy and DCs from healthy donors. Monocyte-derived DCs (MD-DCs) were obtained from patients with house dust mite allergy (n = 13) and healthy donors (n = 11). Der p 1 was labeled with rhodamine. Der p 1 uptake by MD-DCs was analyzed by means of flow cytometry and confocal microscopy. Rhodamine- labeled Der p 1 was demonstrated to be taken up by MD-DCs in a dose-, time-, and temperature- dependent manner. The involvement of the mannose receptor (MR) in the Der p 1 uptake was demonstrated by using (1) inhibitors of the MR- mediated endocytosis (mannan and blocking anti-MR mAb), which inhibited the Der p 1 uptake from 40 % to 50 %, and (2) confocal microscopy showing the colocalization of rhodamine-labeled Der p 1 with FITC-dextran. Interestingly, compared with DCs from healthy donors, DCs from allergic patients expressed more MR and were more efficient in Der p 1 uptake. These results suggest that the MR could play a key role in the Der p 1 allergen uptake by DCs and in the pathogenesis of allergic diseases in dust mite -sensitive patients.

[Postoperative adjuvante Therapie mit einem Mistelextrakt (Viscum album ssp. album) bei Hündinnen mit Mammatumoren].

PubMed

Biegel, Ulrike; Stratmann, Nina; Knauf, Yvonne; Ruess, Katja; Reif, Marcus; Wehrend, Axel

2017-01-01

Hintergrund: Canine Mammatumoren (CMT) sind wegen ihrer Häufigkeit und hohen Malignitätsrate eine Herausforderung für die Veterinärmedizin. Bisher ist noch keine postoperative adjuvante Therapie als wirksamer Standard etabliert und in den nächsten Jahren wohl auch nicht zu erwarten. Zusätzlich ist die Frage nach der Verträglichkeit einer adjuvanten Therapie mit Erhaltung oder Verbesserung der Lebensqualität (LQ) wichtig. Die Therapie mit Mistelextrakten (Viscum album L.; VAE) ist in der Humanonkologie nach adjuvanter Tumorbasistherapie (Chemotherapie und Bestrahlung) eine sehr häufig verwendete, zusätzliche adjuvante Behandlungsmethode. Auch bei verschiedenen Tierarten werden inzwischen Mistelpräparate in der Onkologie erfolgreich angewendet. Methoden: Überprüfung von Wirkung und Nutzen einer postoperativen, adjuvanten Misteltherapie beim CMT sowie Erfassung der LQ unter der VAE-Behandlung. Ausgewertet wurden 56 Hündinnen mit Mammaadenokarzinom, 33 ausschließlich operierte Kontrolltiere und 23 operierte Tiere, die adjuvant VAE erhielten. Ergebnisse: Die mediane Überlebenszeit (MST) aller Tiere (n = 56) betrug 32 Monate (Interquartilbereich 13-51 Monate). Im deskriptiven Vergleich der Überlebenszeiten (ST) nach Kaplan-Meier waren nach 12, 24, 36 bzw. 48 Monaten noch 24, 20, 15 bzw. 5 Hündinnen (entsprechend 72,7%, 60,6%, 45,1%, 12,4%) der Kontrollgruppe sowie 19, 14, 11 und 1 Hündin (82,6%, 60,9%, 47,8%, 4,3%) der VAE-Gruppe am Leben. Die VAE-Therapie führte zu einem geringeren Gesamtversterberisiko, das statistisch nicht signifikant war (Hazard Ratio (HR) 0,530, 95%-Konfidenzintervall (KI) 0,222-1,262; p = 0,15). Tendenziell (p = 0,07) zeigte sich eine Verringerung des tumorbedingten Sterberisikos auf 25% (HR 0,251, 95%-KI 0,056-1,122). Schlussfolgerungen: Es kann eine Tendenz zur Senkung des tumorbedingten Sterberisikos der VAE-Gruppe bei guter Verträglichkeit der Therapie angenommen werden. Die LQ der Tiere blieb über die gesamte Beobachtungszeit auf hohem Niveau stabil. © 2017 S. Karger GmbH, Freiburg.

Indoor mite allergens in patients with respiratory allergy living in Porto, Portugal.

PubMed

Plácido, J L; Cuesta, C; Delgado, L; da Silva, J P; Miranda, M; Ventas, P; Vaz, M

1996-09-01

We investigated the levels of mite allergens (Der p 1, Der f 1, Der 2, and Lep d 1) in dust samples from the homes of 59 patients with asthma, 36 sensitized to house-dust mites (HDM) and 23 to grass pollen (controls), living in Porto, northern Portugal. The relationship between exposure and sensitization to HDM and the influence of housing conditions on mite-allergen levels were also evaluated. Der p 1 (median 9.2 micrograms/g) and Der 2 (4.6 micrograms/g) were the main allergens, while Der f 1 and Lep d 1 levels were always < 1 microgram/g dust and undetectable in 11% and 47% of samples, respectively. All HDM-sensitized asthmatics were exposed to Der p 1 levels > 2 micrograms/g and their homes contained significantly higher levels of Der p 1 (median 12.5 vs 6.4 micrograms/g; P = 0.008) and Der 2 (6.2 vs 3.0 micrograms/g; P = 0.004) when compared to the control group. A significant correlation was observed between the exposure to Der p 1 and the wheal area at skin testing with the Dermatophagoides pteronyssinus (Dp) extract (P = 0.01) as well as with serum specific IgE levels to Dp (P = 0.03). Patients with higher levels of serum specific IgE (> or = 17.5 HRU/ml) were also more frequently exposed to Der p 1 levels > or = 10 micrograms/g (P = 0.002). Old homes, presence of carpets, and signs of dampness were conditions associated with significantly higher levels of mite allergens. In conclusion, we found high levels of Der p 1 and Der 2 particularly in the homes of HDM-sensitized patients and we confirm the relationship between exposure and sensitization to HDM, assessed by both in vivo and in vitro methods. In additional to a favorable outdoor climate, we found in our region housing conditions propitious to mite growth, suggesting that specific geographic characteristics must also be taken into account for the correct planning of mite-avoidance measures.

Stabilität

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Horn, Joachim

Für die Stabilität eines linearen, zeitinvarianten Übertragungsgliedes existieren verschiedene Definitionen. Bei der asymptotischen Stabilität wird gefordert, dass der Systemausgang nach einer kurzzeitigen Systemanregung mit wachsender Zeit wieder gegen Null geht. Bei der BIBO-Stabilität (Bounded Input-Bounded Output) wird gefordert, dass bei einem beschränkten Systemeingang der Systemausgang ebenfalls beschränkt ist.

Musikalische Akustik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Meyer, Jürgen

Im weitesten Sinne umfasst die musikalische Akustik alle Themenbereiche, in denen Akustik und Musik in irgendeiner Form miteinander verbunden sind oder zumindest gleichzeitig eine Rolle spielen (Meyer 2004a). Im Mittelpunkt steht dabei die Akustik der Musikinstrumente und Gesangsstimmen, die sich mit der physikalischen Funktionsweise einschließlich der Einflussmöglichkeiten des Spielers auf die Tongestaltung und mit der Schallabstrahlung einschließlich der Klangeigenarten und der Richtungsabhängigkeit befasst (Meyer 2004b, Fletcher u. Rossing 1991). Sobald dabei klangästhetische Gesichtspunkte mit ins Spiel kommen, ist eine Einbeziehung psychoakustischer Aspekte unumgänglich. Erst auf dieser Grundlage ist eine qualitative Bewertung von Instrumenten möglich, die es den Instrumentenbauern erlaubt, anhand objektiver Kriterien bautechnische Veränderungen zur Verbesserung ihrer Instrumente vorzunehmen.

Nuclear spin-spin coupling in a van der Waals-bonded system: xenon dimer.

PubMed

Vaara, Juha; Hanni, Matti; Jokisaari, Jukka

2013-03-14

Nuclear spin-spin coupling over van der Waals bond has recently been observed via the frequency shift of solute protons in a solution containing optically hyperpolarized (129)Xe nuclei. We carry out a first-principles computational study of the prototypic van der Waals-bonded xenon dimer, where the spin-spin coupling between two magnetically non-equivalent isotopes, J((129)Xe - (131)Xe), is observable. We use relativistic theory at the four-component Dirac-Hartree-Fock and Dirac-density-functional theory levels using novel completeness-optimized Gaussian basis sets and choosing the functional based on a comparison with correlated ab initio methods at the nonrelativistic level. J-coupling curves are provided at different levels of theory as functions of the internuclear distance in the xenon dimer, demonstrating cross-coupling effects between relativity and electron correlation for this property. Calculations on small Xe clusters are used to estimate the importance of many-atom effects on J((129)Xe - (131)Xe). Possibilities of observing J((129)Xe - (131)Xe) in liquid xenon are critically examined, based on molecular dynamics simulation. A simplistic spherical model is set up for the xenon dimer confined in a cavity, such as in microporous materials. It is shown that the on the average shorter internuclear distance enforced by the confinement increases the magnitude of the coupling as compared to the bulk liquid case, rendering J((129)Xe - (131)Xe) in a cavity a feasible target for experimental investigation.

2D halide perovskite-based van der Waals heterostructures: contact evaluation and performance modulation

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Guo, Yaguang; Saidi, Wissam A.; Wang, Qian

2017-09-01

Halide perovskites and van der Waals (vdW) heterostructures are both of current interest owing to their novel properties and potential applications in nano-devices. Here, we show the great potential of 2D halide perovskite sheets (C4H9NH3)2PbX4 (X  =  Cl, Br and I) that were synthesized recently (Dou et al 2015 Science 349 1518-21) as the channel materials contacting with graphene and other 2D metallic sheets to form van der Waals heterostructures for field effect transistor (FET). Based on state-of-the-art theoretical simulations, we show that the intrinsic properties of the 2D halide perovskites are preserved in the heterojunction, which is different from the conventional contact with metal surfaces. The 2D halide perovskites form a p-type Schottky barrier (Φh) contact with graphene, where tunneling barrier exists, and a negative band bending occurs at the lateral interface. We demonstrate that the Schottky barrier can be turned from p-type to n-type by doping graphene with nitrogen atoms, and a low-Φh or an Ohmic contact can be realized by doping graphene with boron atoms or replacing graphene with other high-work-function 2D metallic sheets such as ZT-MoS2, ZT-MoSe2 and H-NbS2. This study not only predicts a 2D halide perovskite-based FETs, but also enhances the understanding of tuning Schottky barrier height in device applications.

A combined spectroscopic, molecular docking and molecular dynamic simulation study on the interaction of quercetin with β-casein nanoparticles.

PubMed

Mehranfar, Fahimeh; Bordbar, Abdol-Khalegh; Parastar, Hadi

2013-10-05

The interaction of quercetin with β-casein nanoparticle micelle was studied at various temperatures in order to do a complete thermodynamic and molecular analysis on the binding process. The results of fluorescence studies showed the possibility of fluorescence energy transfer between excited tryptophan and quercetin. The determined values of critical transfers distance and the mean distance of ligand from Trp-143 residues in β-casein micelle represents a non-radiative energy transfer mechanism for quenching and the existence of a significant interaction between this flavonoid and β-casein nanoparticle. The equilibrium binding of quercetin with β-casein micelle at different temperatures was studied by using UV-Vis absorption spectroscopy. The chemometric analysis (principal component analysis (PCA) and multivariate curve resolution-alternating least squares (MCR-ALS) methods) on spectrophotometric data revealed the existence of two components in solution (quercetin and β-casein-quercetin complex) and resolved their pure concentration and spectral profiles. This information let us to calculate the equilibrium binding constant at various temperatures and the relevant thermodynamic parameters of interaction (enthalpy, entropy and Gibbs free energy) with low uncertainty. The negative values of entropy and enthalpy changes represent the predominate role of hydrogen binding and van der Waals interactions in the binding process. Docking calculations showed the probable binding site of quercetin is located in the hydrophobic core of β-casein where the quercetin molecule is lined by hydrophobic residues and make five hydrogen bonds and several van der Waals contacts with them. Moreover, molecular dynamic (MD) simulation results suggested that this flavonoid can interact with β-casein, without affecting the secondary structure of β-casein. Simulations, molecular docking and experimental data reciprocally supported each other. Copyright © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Analysing model fit of psychometric process models: An overview, a new test and an application to the diffusion model.

PubMed

Ranger, Jochen; Kuhn, Jörg-Tobias; Szardenings, Carsten

2017-05-01

Cognitive psychometric models embed cognitive process models into a latent trait framework in order to allow for individual differences. Due to their close relationship to the response process the models allow for profound conclusions about the test takers. However, before such a model can be used its fit has to be checked carefully. In this manuscript we give an overview over existing tests of model fit and show their relation to the generalized moment test of Newey (Econometrica, 53, 1985, 1047) and Tauchen (J. Econometrics, 30, 1985, 415). We also present a new test, the Hausman test of misspecification (Hausman, Econometrica, 46, 1978, 1251). The Hausman test consists of a comparison of two estimates of the same item parameters which should be similar if the model holds. The performance of the Hausman test is evaluated in a simulation study. In this study we illustrate its application to two popular models in cognitive psychometrics, the Q-diffusion model and the D-diffusion model (van der Maas, Molenaar, Maris, Kievit, & Boorsboom, Psychol Rev., 118, 2011, 339; Molenaar, Tuerlinckx, & van der Maas, J. Stat. Softw., 66, 2015, 1). We also compare the performance of the test to four alternative tests of model fit, namely the M 2 test (Molenaar et al., J. Stat. Softw., 66, 2015, 1), the moment test (Ranger et al., Br. J. Math. Stat. Psychol., 2016) and the test for binned time (Ranger & Kuhn, Psychol. Test. Asess. , 56, 2014b, 370). The simulation study indicates that the Hausman test is superior to the latter tests. The test closely adheres to the nominal Type I error rate and has higher power in most simulation conditions. © 2017 The British Psychological Society.

Theoretical Study on the Dynamics of the Reaction of HNO((1)A') with HO2((2)A″).

PubMed

Mousavipour, S Hosein; Asemani, S Somayeh

2015-06-04

We used stochastic one-dimensional chemical master equation (CME) simulation to gain insight into the dynamics of the reaction of HNO((1)A') with HO2((2)A″). The reaction takes place over a multiwell, multichannel potential energy surface that is based on the computations at the CBS-QB3 level of theory. The calculated multipath potential energy surface consists of three potential wells and three van der Waals complexes. In solving the master equation, the Lennard-Jones potential is used to model the collision between the collider gases. The fractional population of different intermediates and products in the early stages of the reaction is examined to determine the role of the energized intermediates and van der Waals complexes on the kinetics of the title reaction. The major products of the title reaction at lower temperatures are OH, HNO2, HNOH, and O2(X(3)Σg(-)). The temperature- and pressure-dependence of the reaction over a wide range of temperature (300-3000 K) and pressure (0.1-2000 Torr) are studied. No sign of pressure dependence was being observed for the title reaction over the stated range of pressure. The calculated rate constants from the CME simulation are compared with those obtained from the RRKM-SSA method that is based on strong collision assumption. Our results indicate that the strong collision assumption increases the calculated rate constant for the formation of the main products (HNO2 + OH) by a factor of 2 at 300 K and 1 atm pressure, compared to the results of CME simulation, although the results are in good agreement at higher temperatures.

Numerical integration techniques for curved-element discretizations of molecule-solvent interfaces.

PubMed

Bardhan, Jaydeep P; Altman, Michael D; Willis, David J; Lippow, Shaun M; Tidor, Bruce; White, Jacob K

2007-07-07

Surface formulations of biophysical modeling problems offer attractive theoretical and computational properties. Numerical simulations based on these formulations usually begin with discretization of the surface under consideration; often, the surface is curved, possessing complicated structure and possibly singularities. Numerical simulations commonly are based on approximate, rather than exact, discretizations of these surfaces. To assess the strength of the dependence of simulation accuracy on the fidelity of surface representation, here methods were developed to model several important surface formulations using exact surface discretizations. Following and refining Zauhar's work [J. Comput.-Aided Mol. Des. 9, 149 (1995)], two classes of curved elements were defined that can exactly discretize the van der Waals, solvent-accessible, and solvent-excluded (molecular) surfaces. Numerical integration techniques are presented that can accurately evaluate nonsingular and singular integrals over these curved surfaces. After validating the exactness of the surface discretizations and demonstrating the correctness of the presented integration methods, a set of calculations are presented that compare the accuracy of approximate, planar-triangle-based discretizations and exact, curved-element-based simulations of surface-generalized-Born (sGB), surface-continuum van der Waals (scvdW), and boundary-element method (BEM) electrostatics problems. Results demonstrate that continuum electrostatic calculations with BEM using curved elements, piecewise-constant basis functions, and centroid collocation are nearly ten times more accurate than planar-triangle BEM for basis sets of comparable size. The sGB and scvdW calculations give exceptional accuracy even for the coarsest obtainable discretized surfaces. The extra accuracy is attributed to the exact representation of the solute-solvent interface; in contrast, commonly used planar-triangle discretizations can only offer improved approximations with increasing discretization and associated increases in computational resources. The results clearly demonstrate that the methods for approximate integration on an exact geometry are far more accurate than exact integration on an approximate geometry. A MATLAB implementation of the presented integration methods and sample data files containing curved-element discretizations of several small molecules are available online as supplemental material.

Structure-Based Design of Molecules to Reactivate Tumor-Derived p53 Mutations

DTIC Science & Technology

2006-06-01

fact, approximately half of the major forms of cancer contain p53 mutations, and the vast majority of these cluster in conserved regions or “hot...structures were subjected to 5.0 ns MD simulations using the program GROMACS 3.3 (Van Der Spoel et al., 2005). The RMSD values of backbone atoms from... analysis of residue-wise RMS fluctuations, shown in Figure 3B which shows that the stabilizing effect of Tris on the p53 core domain is distributed

Wavelets, non-linearity and turbulence in fusion plasmas

NASA Astrophysics Data System (ADS)

van Milligen, B. Ph.

Introduction Linear spectral analysis tools Wavelet analysis Wavelet spectra and coherence Joint wavelet phase-frequency spectra Non-linear spectral analysis tools Wavelet bispectra and bicoherence Interpretation of the bicoherence Analysis of computer-generated data Coupled van der Pol oscillators A large eddy simulation model for two-fluid plasma turbulence A long wavelength plasma drift wave model Analysis of plasma edge turbulence from Langmuir probe data Radial coherence observed on the TJ-IU torsatron Bicoherence profile at the L/H transition on CCT Conclusions

Simulations of Simple Nanomachines in Carbon Nanotude Bundles Based on Chirality

DTIC Science & Technology

2008-12-01

forces . Cornwell, C. F., D. L. Majure , R. W. Haskins, N. J. Lee, R. M. Ebeling, R. D. Maier, C. P. Marsh, A. J. Bednar, R.A. Kirgan, and C. R...of single- wall carbon nanotubes induced by intertube van der Waals forces . Physical Review, B 77, 153405 Majure , D. L., R. W. Haskins, R. M...BUNDLES BASED ON CHIRALITY D. L. Majure *, R. W. Haskins, N. J. Lee, C. R. Welch U.S. Army Engineer Research and Development Center, 3909 Halls Ferry

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Lundstrom, Blake; Chakraborty, Sudipta; Lauss, Georg

This paper presents a concise description of state-of-the-art real-time simulation-based testing methods and demonstrates how they can be used independently and/or in combination as an integrated development and validation approach for smart grid DERs and systems. A three-part case study demonstrating the application of this integrated approach at the different stages of development and validation of a system-integrated smart photovoltaic (PV) inverter is also presented. Laboratory testing results and perspectives from two international research laboratories are included in the case study.

Kompressionstherapie bei Patienten mit Ulcus cruris venosum.

PubMed

Dissemond, Joachim; Assenheimer, Bernd; Bültemann, Anke; Gerber, Veronika; Gretener, Silvia; Kohler-von Siebenthal, Elisabeth; Koller, Sonja; Kröger, Knut; Kurz, Peter; Läuchli, Severin; Münter, Christian; Panfil, Eva-Maria; Probst, Sebastian; Protz, Kerstin; Riepe, Gunnar; Strohal, Robert; Traber, Jürg; Partsch, Hugo

2016-11-01

Wund-D.A.CH. ist der Dachverband deutschsprachiger Fachgesellschaften, die sich mit den Thematiken der Wundbehandlung beschäftigen. Experten verschiedener Fachgesellschaften aus Deutschland, Österreich und der Schweiz haben nun einen aktuellen Konsens der Kompressionstherapie für Patienten mit Ulcus cruris venosum erstellt. In Europa ist das Ulcus cruris venosum eine der häufigsten Ursachen für chronische Wunden. Neben der konservativen und interventionellen Wund- und Venentherapie, ist die Kompressionstherapie die Basis der Behandlungsstrategien. Die Kompressionstherapie kann heute mit sehr unterschiedlichen Materialien und Systemen durchgeführt werden. Während in der Entstauungsphase insbesondere Verbände mit Kurzzugbinden oder Mehrkomponentensysteme zur Anwendung kommen, sind es anschließend überwiegend Ulkus-Strumpfsysteme. Eine weitere, bislang wenig verbreitete Alternative sind adaptive Kompressionsbandagen. Insbesondere für die Rezidivprophylaxe werden medizinische Kompressionsstrümpfe empfohlen. Durch die Vielzahl der heute zur Verfügung stehenden Behandlungsoptionen, kann für nahezu alle Patienten ein Konzept entwickelt werden, dass sich an den individuellen Bedürfnissen und Fähigkeiten orientiert und daher auch akzeptiert und durchgeführt wird. Die Kompressionstherapie ist für die Behandlung von Patienten mit Ulcus cruris venosum essentiell. In den letzten Jahren sind viele verschiedene Therapieoptionen verfügbar, die in den deutschsprachigen Ländern unterschiedlich angewendet oder durchgeführt werden. Daher soll dieser Expertenkonsens dazu beitragen, konkrete Empfehlungen für die praktische Durchführung der Kompressionstherapie von Patienten mit Ulcus cruris venosum darzustellen. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Forschungspolitik USA weisen zunehmend ausländische Physikstudenten ab

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bührke, Thomas

2003-11-01

In keinem anderen Land der Erde ist der Anteil ausländischer Studenten im Fach Physik größer als in den USA. Nach den Terroranschlägen vom 11. September werden jedoch zunehmend ausländische Studenten, insbesondere aus China und dem mittleren Osten, abgewiesen - zum Leidwesen der Studenten und der Universitäten.http://www.aip.org/statistics

Aus Wirtschaft und Betrieb. Biomasse: Gewinnung und Verarbeitung mit Profilschal-maschinen

Treesearch

P. Koch

1977-01-01

1963 wurden in den Südstaaten der USA nur 30% der oberund unterirdischen Biomasse der geernteten sog. Southern pines für Schnittholz und Zellstoff verwertet bzw. als getrockneies, gehobletes und abgelängtes Schnittholz oder als Kraftpapier verkauft. Keine der zusammen mit den Kiefern vorkommenden Laubholzarten wurde bisher in nennenswertem Umfan verwertet. Auch heute...

Activation of mas-related G-protein-coupled receptors by the house dust mite cysteine protease Der p1 provides a new mechanism linking allergy and inflammation.

PubMed

Reddy, Vemuri B; Lerner, Ethan A

2017-10-20

Cysteine and serine proteases function via protease-activated and mas-related G-protein-coupled receptors (Mrgprs) to contribute to allergy and inflammation. Der p1 is a cysteine protease and major allergen from the house dust mite and is associated with allergic rhinitis and allergic asthma. Der p1 activates protease-activated receptor 2 and induces the release of the pro-inflammatory cytokine IL-6 from cells. However, the possibility that Der p1 acts on Mrgprs has not been considered. We report here that ratiometric calcium imaging reveals that Der p1 activates the human receptor MRGPRX1 and the mouse homolog MrgprC11, implicated previously in itch. Der p1 cleavage of N-terminal receptor peptides followed by site-directed mutagenesis of the cleavage sites links receptor activation to specific amino acid residues. Der p1 also induced the release of IL-6 from heterologous cells expressing MRGPRX1. In summary, activation of Mrgprs by the allergen Der p1 may contribute to inflammation. © 2017 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.

Einleitung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ha, Suk-Woo; Wintermantel, Erich

Der Aufbau des menschlichen Körpers ist derart komplex, dass die vollständige funktionelle Substitution seiner Strukturen mit künstlichen Werkstoffen und Bauteilen unwahrscheinlich ist. Die meisten heute klinisch eingesetzten Implantate ersetzen in der Regel einfache mechanische oder andere physikalische Funktionen des menschlichen Körpers, die aufgrund eines singulären Defektes im Gewebe oder als Ergebnis einer chronischen Erkrankung substituiert werden müssen. Gelenkprothesen beispielsweise übertragen Lasten, eine künstliche intraokulare Linse ermöglicht Lichttransmission und eine künstliche Arterie sorgt für die Aufrechterhaltung der Blutversorgung. Neben der Funktionserfüllung müssen die medizinisch eingesetzten Werkstoffe zusätzlich den Anforderungen der Körperverträglichkeit genügen, die die vollständige und dauerhafte Aufnahme des Implantates im Körper zum Ziel hat. Die Erkenntnisse der Werkstoffwissenschaft und deren Umsetzung in neue Produkte hat die Entwicklung und Fortschritte in der Medizin und in der Chirurgie entscheidend geprägt. Werkstoffe stehen in ihrem klinischen Einsatz als Temporärimplantate (z. B. Kathetersysteme) sowie als Langzeitimplantate (z. B. Hüftgelenksimplantate oder Herzschrittmacher) in direktem Kontakt mit den Geweben des Körpers und müssen deshalb biokompatibel sein.

Der evolutionäre Naturalismus in der Ethik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kaiser, Marie I.

Charles Darwin hat eindrucksvoll gezeigt, dass der Mensch ebenso wie alle anderen Lebewesen ein Produkt der biologischen Evolution ist. Die sich an Darwin anschließende Forschung hat außerdem plausibel gemacht, dass sich nicht nur viele der körperlichen Merkmale des Menschen, sondern auch (zumindest einige) seiner Verhaltensdispositionen in adaptiven Selektionsprozessen herausgebildet haben. Die Vorstellung, dass auch die menschliche Moralität evolutionär bedingt ist, scheint daher auf den ersten Blick ganz überzeugend. Schließlich hat die Evolutionstheorie in den vergangenen Jahrzehnten in vielen Bereichen (auch außerhalb der Biologie) ihre weitreichende Bedeutung unter Beweis gestellt. Warum sollte, so könnte man beispielsweise fragen, gerade die Fähigkeit des Menschen, moralische Normen aufzustellen und gemäß ihnen zu handeln, nicht evolutionär erklärt werden können? Und warum sollte eine solche evolutionäre Erklärung der menschlichen Moralität irrelevant für die Rechtfertigung moralischer Normen sein? Warum sollte die Ethik eine Bastion der Philosophen bleiben, für die evolutionsbiologische Forschungsergebnisse über den Menschen und seine nächsten Verwandten keinerlei Relevanz besitzen?

Targeting mitochondria in cancer cells using gold nanoparticle-enhanced radiotherapy: A Monte Carlo study

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Kirkby, Charles, E-mail: charles.kirkby@albertahealthservices.ca; Ghasroddashti, Esmaeel; Department of Physics and Astronomy, University of Calgary, Calgary, Alberta T2N 1N4

2015-02-15

Purpose: Radiation damage to mitochondria has been shown to alter cellular processes and even lead to apoptosis. Gold nanoparticles (AuNPs) may be used to enhance these effects in scenarios where they collect on the outer membranes of mitochondria. A Monte Carlo (MC) approach is used to estimate mitochondrial dose enhancement under a variety of conditions. Methods: The PENELOPE MC code was used to generate dose distributions resulting from photons striking a 13 nm diameter AuNP with various thicknesses of water-equivalent coatings. Similar dose distributions were generated with the AuNP replaced by water so as to estimate the gain in dosemore » on a microscopic scale due to the presence of AuNPs within an irradiated volume. Models of mitochondria with AuNPs affixed to their outer membrane were then generated—considering variation in mitochondrial size and shape, number of affixed AuNPs, and AuNP coating thickness—and exposed (in a dose calculation sense) to source spectra ranging from 6 MV to 90 kVp. Subsequently dose enhancement ratios (DERs), or the dose with the AuNPs present to that for no AuNPs, for the entire mitochondrion and its components were tallied under these scenarios. Results: For a representative case of a 1000 nm diameter mitochondrion affixed with 565 AuNPs, each with a 13 nm thick coating, the mean DER over the whole organelle ranged from roughly 1.1 to 1.6 for the kilovoltage sources, but was generally less than 1.01 for the megavoltage sources. The outer membrane DERs remained less than 1.01 for the megavoltage sources, but rose to 2.3 for 90 kVp. The voxel maximum DER values were as high as 8.2 for the 90 kVp source and increased further when the particles clustered together. The DER exhibited dependence on the mitochondrion dimensions, number of AuNPs, and the AuNP coating thickness. Conclusions: Substantial dose enhancement directly to the mitochondria can be achieved under the conditions modeled. If the mitochondrion dose can be directly enhanced, as these simulations show, this work suggests the potential for both a tool to study the role of mitochondria in cellular response to radiation and a novel avenue for radiation therapy in that the mitochondria may be targeted, rather than the nuclear DNA.« less

Advanced Communication and Control Solutions of Distributed Energy Resources (DER)

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Asgeirsson, Haukur; Seguin, Richard; Sherding, Cameron

2007-01-10

This report covers work performed in Phase II of a two phase project whose objective was to demonstrate the aggregation of multiple Distributed Energy Resources (DERs) and to offer them into the energy market. The Phase I work (DE-FC36-03CH11161) created an integrated, but distributed, system and procedures to monitor and control multiple DERs from numerous manufacturers connected to the electric distribution system. Procedures were created which protect the distribution network and personnel that may be working on the network. Using the web as the communication medium for control and monitoring of the DERs, the integration of information and security wasmore » accomplished through the use of industry standard protocols such as secure SSL,VPN and ICCP. The primary objective of Phase II was to develop the procedures for marketing the power of the Phase I aggregated DERs in the energy market, increase the number of DER units, and implement the marketing procedures (interface with ISOs) for the DER generated power. The team partnered with the Midwest Independent System Operator (MISO), the local ISO, to address the energy market and demonstrate the economic dispatch of DERs in response to market signals. The selection of standards-based communication technologies offers the ability of the system to be deployed and integrated with other utilities’ resources. With the use of a data historian technology to facilitate the aggregation, the developed algorithms and procedures can be verified, audited, and modified. The team has demonstrated monitoring and control of multiple DERs as outlined in phase I report including procedures to perform these operations in a secure and safe manner. In Phase II, additional DER units were added. We also expanded on our phase I work to enhance communication security and to develop the market model of having DERs, both customer and utility owned, participate in the energy market. We are proposing a two-part DER energy market model--a utility need business model and an independent energy aggregator-business model. The approach of developing two group models of DER energy participation in the market is unique. The Detroit Edison (DECo, Utility)-led team includes: DTE Energy Technologies (Dtech, DER provider), Electrical Distribution Design (EDD, Virginia Tech company supporting EPRI’s Distribution Engineering Workstation, DEW), Systems Integration Specialists Company (SISCO, economic scheduling and real-time protocol integrator), and OSIsoft (PI software system for managing real-time information). This team is focused on developing the application engineering, including software systems necessary for DER’s integration, control and sale into the market place. Phase II Highlights Installed and tested an ICCP link with SSL (security) between DECo, the utility, and DTE Energy Technologies (DTECH), the aggregator, making DER data available to the utility for both monitoring and control. Installed and tested PI process book with circuit & DER operational models for DECo SOC/ROC operator’s use for monitoring of both utility circuit and customer DER parameters. The PI Process Book models also included DER control for the DECo SOC/ROC operators, which was tested and demonstrated control. The DER Tagging and Operating Procedures were developed, which allowed that control to be done in a safe manner, were modified for required MOC/MISO notification procedures. The Distribution Engineering Workstation (DEW) was modified to include temperature normalized load research statistics, using a 30 hour day-ahead weather feed. This allowed day-ahead forecasting of the customer load profile and the entire circuit to determine overload and low voltage problems. This forecast at the point of common coupling was passed to DTech DR SOC for use in their economic dispatch algorithm. Standard Work Instructions were developed for DER notification, sale, and operation into the MISO market. A software mechanism consisting of a suite of new and revised functionality was developed that integrated with the local ISO such that offers can be made electronically without human intervention. A suite of software was developed by DR SOC enabling DER usage in real time and day-ahead: Generation information file exchange with PI and the utility power flow A utility day-ahead information file Energy Offer Web Service Market Result Web Service Real-Time Meter Data Web Service Real-Time Notification Web Service Registered over 20 DER with MISO in Demand Response Market and demonstrated electronic sale to MISO.« less

Comparative analysis of biological activities of Der p I-derived peptides on Fc epsilon receptor-bearing cells from Dermatophagoides pteronyssinus-sensitive patients.

PubMed Central

Jeannin, P; Pestel, J; Bossus, M; Lassalle, P; Tartar, A; Tonnel, A B

1993-01-01

The ability of four uncoupled synthetic peptides (p52-71, p117-133, p176-187, p188-199) derived from Der p I, a major allergen from the house dust mite Dermatophagoides pteronyssinus (Dpt) to stimulate Fc epsilon R+ cells from Dpt-sensitive patients was comparatively analysed. Each free peptide may specifically stimulate basophils (Fc epsilon RI+ cells) and platelets (Fc epsilon RII+ cells) from patients with significant levels of anti-Der p I IgE antibodies; p52-71 and p117-133 appear the best cell stimulation inducers. Both concentration-dependent biological activities of Der p I-peptide on Fc epsilon R+ cells are enhanced by coupling peptide to a carrier (as human serum albumin). Interestingly each Der p I-sensitive patient tested presents an individual pattern of response to peptide. Thus, from our results it appears that different Der p I sequences could be involved in the immune response to Der p I. PMID:7682161

Comparative analysis of biological activities of Der p I-derived peptides on Fc epsilon receptor-bearing cells from Dermatophagoides pteronyssinus-sensitive patients.

PubMed

Jeannin, P; Pestel, J; Bossus, M; Lassalle, P; Tartar, A; Tonnel, A B

1993-04-01

The ability of four uncoupled synthetic peptides (p52-71, p117-133, p176-187, p188-199) derived from Der p I, a major allergen from the house dust mite Dermatophagoides pteronyssinus (Dpt) to stimulate Fc epsilon R+ cells from Dpt-sensitive patients was comparatively analysed. Each free peptide may specifically stimulate basophils (Fc epsilon RI+ cells) and platelets (Fc epsilon RII+ cells) from patients with significant levels of anti-Der p I IgE antibodies; p52-71 and p117-133 appear the best cell stimulation inducers. Both concentration-dependent biological activities of Der p I-peptide on Fc epsilon R+ cells are enhanced by coupling peptide to a carrier (as human serum albumin). Interestingly each Der p I-sensitive patient tested presents an individual pattern of response to peptide. Thus, from our results it appears that different Der p I sequences could be involved in the immune response to Der p I.

Verbesserung der Symmetrie von Hirnaufnahmen entlang der Sagittalebene

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ens, Konstantin; Wenzel, Fabian; Fischer, Bernd

Die lokale Symmetrie von Hirnscans entlang der Sagittalebene zu ermitteln und zu modizifieren, ist für eine Reihe neurologischer Anwendungen interessant. Beispielsweise kann der voxelweise Vergleich von rechter und linker Hirnhälfte nur dann Aufschluss über die Lokalisierung von Läsionen geben, wenn durch Transformation ein Hirnscan eine möglichst hohe Symmetrie aufweist. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Visualisierung von medialen Hirnschnitten, für die die Trennfläche beider Hirnhälfte möglichst eben sein sollte. Diese Arbeit stellt die Entwicklung eines Verfahrens vor, mit dessen Hilfe die Symmetrie von Hirnaufnahmen entlang der Sagittalebene verbessert werden kann. Dies geschieht unter Verwendung von aktiven Konturen, die mit Hilfe einer neuartigen Kostenfunktion gesteuert werden. Experimente am Ende der Arbeit mit strukturellen Kernspinaufnahmen demonstrieren die Leistungsfähigkeit des Verfahrens.

Niederschlag

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kunz, Michael; Mohr, Susanna; Werner, Peter C.

Niederschlag kann in flüssiger Form als Niesel oder Regen oder in gefrorener, fester Form als Graupel, Hagel oder Schnee fallen. Durch die globale Erwärmung intensiviert sich der Wasserkreislauf, was zu einer Veränderung der Niederschlagsmuster führt. Außerdem ist zu erwarten, dass sich im Zuge des Klimawandels auch die Häufigkeit bestimmter Wetterlagen ändern wird, die das Niederschlagsgeschehen grundsätzlich bestimmen. Bereits heute ist in Deutschland eine Änderung der Niederschlagsaktivität zu beobachten. Das Kapitel beschäftigt sich neben den sommerlichen und winterlichen Starkniederschlagsereignissen auch mit Hagelereignissen und dem Schneefall. Neben einer Zusammenfassung der bereits beobachteten Änderungen dieser Niederschlagsformen in der Vergangenheit wird auch der Frage nachgegangen, inwieweit man für diese Ereignisse belastbare Aussagen für die Zukunft treffen kann.

Der Begriff der Verständlichkeit in der modernen Physik (1948).

PubMed

Feyerabend, Paul K

2016-06-01

This is a critical transcription of Paul Feyerabend's earliest extant essay "Der Begriff der Verständlichkeit in der modernen Physik" (1948) recovered from the European Forum Alpbach archives. In it, Feyerabend defends positivism as a progressive framework for scientific research in certain stages of scientific development. He argues that in physics visualizability (Anschaulichkeit) and intelligibility (Verständlichkeit) are time-conditioned concepts: what is deemed visualizable in the development of physical theories is relative to a specific historical context and changes over time. He concludes that from time to time the abandonment of visualizability is crucial for progress in physics, as it is conducive to major theory change, illustrating the point on the basis of advances in atomic theory. Copyright © 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

AMANDA and D0 as a Test Environment for the LHC Computing Grid (in German)

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Harenberg, Torsten

2005-08-01

Die Suche nach den Grundbausteinen der Materie und nach den Kräften, die zwischen ihnen wirken, ist das Forschungsgebiet der Hochenergiephysik. Mit immer größer werdenden Teilchenbeschleunigern erreicht man immer tiefer gehende Erkenntnisse und dringt dabei in Energiebereiche vor, wie sie kurz nach dem Urknall herrschten. Im Moment ist das Tevatron am Fermilab der energ piereichste Teilchenbeschleuniger der Welt mit einer Schwerpunktsenergie von √s = 1, 96 TeV. Um die bei diesen hohen Energien entstehende Anzahl von Teilchen zu messen, sind auch immer höher auflösende Detektoren nötig. Dem wurde dadurch Rechnung getragen, dass mit der Steigerung der Schwerpunktsenergie am Tevatron auch diemore » Detektoren DØ und CDF1) teilweise erneuert wurden.« less

Instandhaltungsmanagement als Gestaltungsfeld Ganzheitlicher Produktionssysteme

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Dombrowski, Uwe; Schulze, Sven; Otano, Isabel Crespo

Sich kontinuierlich verändernde Rahmenbedingungen, wie beispielsweise eine steigende Variantenvielfalt, verkürzte Produktlebenszyklen sowie Kundenforderungen nach höherer Qualität, kürzeren Lieferzeiten und geringeren Kosten, fordern von produzierenden Unternehmen eine stetige Anpassung der Prozesse, der Organisation und der Strukturen. Seit den 90er Jahren versuchen immer mehr deutsche Unternehmen diesen veränderten Anforderungen mit der Einführung eines Ganzheitlichen Produktionssystems (GPS) zu begegnen. Ganzheitliche Produktionssysteme sind dabei in ihren Grundlagen an das Toyota Produktionssystem angelehnt, vereinigen aber auch weitere Methoden zu einem unternehmensspezifischen Regelwerk. Im Rahmen des langfristigen Trends zu unternehmensindividuellen Produktionssystemen wird sowohl in der Industrie als auch in der Forschung intensiv über das Toyota Produktionssystem, Lean Production, Lean Management und Ganzheitliche Produktionssysteme diskutiert, werden Konzepte zu Implementierung und Betrieb erstellt und die Wirtschaftlichkeit untersucht.

S2k-Leitlinie zum Gebrauch von Präparationen zur lokalen Anwendung auf der Haut (Topika).

PubMed

Wohlrab, Johannes; Staubach, Petra; Augustin, Matthias; Eisert, Lisa; Hünerbein, Andreas; Nast, Alexander; Reimann, Holger; Strömer, Klaus; Mahler, Vera

2018-03-01

Diese Leitlinie richtet sich an Assistenz- und Fachärzte der Dermatologie sowie an Kostenträger und politische Entscheidungsgremien. Die Leitlinie wurde im formellen Konsensusverfahren (S2k) von Dermatologen unter Einbindung von Apothekern erstellt. Die Leitlinie stellt allgemeine Aspekte der Pharmakokinetik sowie der regulatorischen Begrifflichkeiten dar. Es werden Empfehlungen zur Indikation von Magistralrezepturen sowie deren Qualitätssicherung gegeben. Die Bedeutung der galenischen Grundlagen und die Problematik bei einer Substitution gegeneinander verschiedener Grundlagen werden dargestellt. Die Leitlinie umfasst Kriterien zur Auswahl einer adäquaten Grundlage sowie spezifische Aspekte zur Therapieplanung. Die Leitlinie gibt Empfehlungen zum Management bei Unverträglichkeiten gegenüber Bestandteilen der Grundlagen oder Hilfsstoffe. © 2018 The Authors | Journal compilation © Blackwell Verlag GmbH, Berlin.

Analytische Geometrie

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kemnitz, Arnfried

Der Grundgedanke der Analytischen Geometrie besteht darin, dass geometrische Untersuchungen mit rechnerischen Mitteln geführt werden. Geometrische Objekte werden dabei durch Gleichungen beschrieben und mit algebraischen Methoden untersucht. Behandelt werden folgende Themen: Koordinatensysteme: Kartesisches Koordinatensystem der Ebene und des Raumes, Polarkoordinatensystem der Ebene, Zusammenhang zwischen kartesischen und Polarkoordinaten; Geraden: Geradengleichungen, Abstände von Geraden; Kreise: Kreisgleichungen, Kreisberechnungen; Kugeln; Kegelschnitte; Ellipsen; Hyperbeln; Parabeln; Anwendungen von Kegelschnitten aus Technik und Mathematik; Vektoren: Definitionen, Addition, Multiplikation, Komponentendarstellung in der Ebene und im Raum, Skalarprodukt, Vektorprodukt. Zu den einzelnen Themenkreisen sind Beispiele aufgeführt. Wichtige Regeln und Gesetze sind durch Umrandung besonders kenntlich gemacht.

Information Interaction Study for DER and DMS Interoperability

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Liu, Haitao; Lu, Yiming; Lv, Guangxian; Liu, Peng; Chen, Yu; Zhang, Xinhui

The Common Information Model (CIM) is an abstract data model that can be used to represent the major objects in Distribution Management System (DMS) applications. Because the Common Information Model (CIM) doesn't modeling the Distributed Energy Resources (DERs), it can't meet the requirements of DER operation and management for Distribution Management System (DMS) advanced applications. Modeling of DER were studied based on a system point of view, the article initially proposed a CIM extended information model. By analysis the basic structure of the message interaction between DMS and DER, a bidirectional messaging mapping method based on data exchange was proposed.

Romanistik ohne Latein? Zu einer Empfehlung der Konferenz der Romanischen Seminare (Romance Studies without Latin? On a Recommendation from the Conference of Romance Seminars)

ERIC Educational Resources Information Center

Neumeister, Sebastian

1973-01-01

Reaction to a February 19, 1972 recommendation of the Konferenz der Romanischen Seminare der Bundesrepublik Deutschland und West-Berlins in Deutschen Romanistenverband'' (Conference of Romance Seminars of the Federal Republic of Germany and West Berlin of the German Association of Romance Philologists) to discontinue the Latin prerequisite for…

Wirkungen biogener Amine auf die Erregungs-Sekretions-Kopplung in der Speicheldrüse von Periplaneta americana (L.)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Rietdorf, Katja

2003-07-01

In der vorliegenden Arbeit habe ich wichtige Teilmechanismen der Erregungs-Sekretionskopplung in der Speicheldrüse der Schabe Periplaneta americana (L.) untersucht. Die Speicheldrüse ist von dopaminergen und serotonergen Fasern innerviert (Baumann et al., 2002). Beide Transmitter stimulieren eine unterschiedliche Reaktion der Drüse: Dopamin (DA) stimuliert die P-Zellen der Acini und die Ausführgangzellen, während Serotonin (5-HT) die P- und C-Zellen der Acini stimuliert, nicht jedoch die Ausführgangzellen. Der Endspeichel ist nach einer DA-Stimulierung proteinfrei. Dagegen enthält er nach einer 5-HT-Stimulierung Proteine, die von den C-Zellen sezerniert werden (Just & Walz, 1996). Im ersten Teil meiner Arbeit habe ich mittels Kapillarelektrophoretischer Analyse (CE-Analyse) die Elektrolytkonzentrationen im Endspeichel untersucht sowie die Raten der Flüssigkeitssekretion gemessen. Damit wollte ich klären, welche Transporter an der Sekretion des Primärspeichels und an dessen Modifikation beteiligt sind. Ausserdem wollte ich die Rolle der transportaktiven Epithelzellen der Ausführgänge für die Modifikation des Primärspeichels untersuchen. Dafür habe ich einen Vergleich der Elektrolytkonzentrationen im DA- und 5-HT-stimulierten Endspeichel durchgeführt. Der Elektrolytgehalt des DA- und 5-HT-stimulierten Endspeichels unterscheidet sich nicht signifikant voneinander. Er ist nach beiden Stimulierungen hypoosmotisch zum verwendeten Ringer. Die Ausführgangzellen werden durch DA stimuliert und modifizieren den Primärspeichel durch eine netto-Ionenreabsorption. Meine Versuche zeigen jedoch, dass auch die während einer 5-HT-Stimulierung der Drüse unstimulierten Ausführgangzellen den Primärspeichel modifizieren. In einer nachfolgenden Versuchsreihe habe ich den Einfluss von Ouabain, einem Hemmstoff der Na+-K+-ATPase, und Bumetanid, einem Hemmstoff des NKCC, auf die Raten der Flüssigkeitssekretion sowie den Elektrolytgehalt des Endspeichels untersucht. Ich habe gefunden, dass die Aktivität der Na+-K+-ATPase wichtig für die Modifikation des DA-stimulierten Primärspeichels ist. Im Gegensatz dazu ist sie für die Modifikation des 5-HT-stimulierten Primärspeichels nicht von Bedeutung. Bezüglich der Flüssigkeitssekretion habe ich keinen Einfluss der Na+-K+-ATPase-Aktivität auf die DA-stimulierten Sekretionsraten gefunden, dagegen ist die 5-HT-stimulierte Sekretionsrate in Anwesenheit von Ouabain gesteigert. Die Aktivität des NKCC ist für beide sekretorische Prozesse, die Ionen- und die Flüssigkeitssekretion, wichtig. Eine Hemmung des NKCC bewirkt eine signifikante Verringerung der Raten der Flüssigkeitssekretion nach DA- und 5-HT-Stimulierung sowie in beiden Fällen einen signifikanten Abfall der Ionenkonzentrationen im Endspeichel. Im zweiten Teil meiner Arbeit habe ich versucht, Änderungen der intrazellulären Ionenkonzentrationen in den Acinuszellen während einer DA- oder 5-HT-Stimulierung zu messen. Diese Experimente sollten mit der Methode des "ratiometric imaging" durchgeführt werden. Messungen mit dem Ca2+-sensitiven Fluoreszenzfarbstoff Fura-2 zeigten keinen globalen Anstieg in der intrazellulären Ca2+-Konzentration der P-Zellen. Aufgrund von Problemen mit einer schlechten Beladung der Zellen, einer starken und sich während der Stimulierung ändernden Autofluoreszenz der Zellen sowie Änderungen im Zellvolumen wurden keine Messungen mit Na+- und K+-sensitiven Fluoreszenzfarbstoffen durchgeführt. Im dritten Teil dieser Arbeit habe ich die intrazellulären Signalwege untersucht, die zwischen einer 5-HT-Stimulierung der Drüse und der Proteinsekretion vermitteln. Dazu wurde der Proteingehalt im Endspeichel biochemisch mittels eines modifizierten Bradford Assay gemessen. Eine erstellte Dosis-Wirkungskurve zeigt, dass die Rate der Proteinsekretion von der zur Stimulierung verwendeten 5-HT-Konzentration abhängt. In einer Serie von Experimenten habe ich die intrazellulären Konzentrationen von Ca2+, cAMP und / oder cGMP erhöht und anschließend den Proteingehalt im Endspeichel gemessen. Ein Anstieg der intrazellulären Ca2+-Konzentration aktiviert nur eine geringe Rate der Proteinsekretion. Dagegen kann die Steigerung der intrazellulären cAMP-Konzentration eine stärkere Proteinsekretion aktivieren, die sich nicht signifikant von der nach 5-HT-Stimulierung unterscheidet. Die cAMP-stimulierte Proteinsekretion kann durch gleichzeitige Erhöhung der intrazellulären Ca2+-Konzentration weiter gesteigert werden. Dagegen aktivierte eine Erhöhung der intrazellulären cGMP-Konzentration die Proteinsekretion nicht. Aufgrund dieser Ergebnisse postuliere ich die Existenz eines die Adenylatcyclase aktivierenden 5-HT-Rezeptors in der Basolateralmembran der C-Zellen. The aim of this PhD-work was to investigate major mechanisms of excitation-secretion coupling in the salivary gland of the cockroach Periplaneta americana (L.). This salivary gland is innervated by dopaminergic and serotonergic fibres (Baumann et al., 2002). The two transmitters stimulate different processes in the gland: Dopamine (DA) stimulates the p-cells of the acini and the salivary duct cells, whereas 5-HT (serotonin) activates the p- and the c-cells of the acini, but not the salivary duct cells. Final saliva is completely protein-free after dopamine stimulation. It contains proteins, which are secreted by the c-cells of the acini, after a 5-HT-stimulation (Just & Walz, 1996). In the first part of my work I measured the electrolytic composition of the final saliva by capillary electrophoretic analysis and measured the rates of fluid secretion, in order to answer the following questions: 1.) Which transporters affect the production of primary saliva and its modification? 2.) What is the function of the transport-active salivary duct cells for the modification of the primary saliva? Electrolytic composition of the DA- and 5-HT-stimulated final saliva is not significantly different from each other, and is hypoosmotic to the Ringer used. Salivary duct cells are stimulated by DA and modify the primary saliva by a netto ion-reabsorption. My experiments also show that the duct cells, which are unstimulated during a 5-HT-stimulation of the gland, modify the primary saliva. In the next series of experiments I investigated the effects of ouabain, an inhibitor of the Na+-K+-ATPase, and bumetanide, an inhibitor of the NKCC on the rates of fluid secretion and the electrolytic composition of the final saliva. I found, that the activity of the Na+-K+-ATPase is important for the modification of DA-stimulated primary saliva during its flow through the stimulated duct system. In contrast, it is not important for modification of the 5-HT-stimulated primary saliva. Inhibition of the Na+-K+-ATPase does not affect rates of DA-stimulated fluid secretion, but it increases the rates of 5-HT-stimulated fluid secretion. Activity of the NKCC is important for both secretory processes: the ion and the fluid secretion. Inhibition of the NKCC results in a significant drop in the rates of fluid secretion after DA- and 5-HT-stimulation, as well as a drop in electrolytic concentrations in the saliva. In the second part of my work, I tried to measure changes in the intracellular ionic concentrations (Ca2+, Na+, and K+) within the acinar cells during a DA- or 5-HT-stimulation. The experiments should be performed by ratiometric imaging. Measurements with the Ca2+-sensitive dye Fura-2 did not show any global increase in the intracellular Ca2+-concentration in the p-cells of the acini. Problems concerning a bad loading of the cells, a strong autofluorescence which changed during the time course of the stimulation, as well as changes in the cell volume were the reason, that no measurements using Na+- or K+-sensitive dyes were performed. In the third part of my work I investigated the intracellular signalling pathways, which activate protein secretion after 5-HT-stimulation of the gland. A modified Bradford Assay was used for measuring the protein content in the final saliva. In a dose-response curve I showed that rates of protein secretion are dependent on the 5-HT-concentrations used to stimulate the glands. In another set of experiments I increased the intracellular concentrations of Ca2+, cAMP and / or cGMP, and measured the protein content in the final saliva. An increase in the intracellular Ca2+-concentration activates only a low rate of protein secretion. After an increase in the intracellular cAMP-concentration a much higher rate of protein secretion can be activated, which is not significantly different from the 5-HT stimulated rate of protein secretion. The cAMP-stimulated protein secretion can be further increased by a simultaneous rise in the intracellular Ca2+-concentration. In contrast, cGMP does not activate protein secretion. Therefore I propose the expression of an adenylyl cyclase activating 5-HT-receptor in the basolateral membrane of the protein secreting c-cells.

IL-23 secreted by bronchial epithelial cells contributes to allergic sensitization in asthma model: role of IL-23 secreted by bronchial epithelial cells.

PubMed

Lee, Hyun Seung; Park, Da-Eun; Lee, Ji-Won; Chang, Yuna; Kim, Hye Young; Song, Woo-Jung; Kang, Hye-Ryun; Park, Heung-Woo; Chang, Yoon-Seok; Cho, Sang-Heon

2017-01-01

IL-23 has been postulated to be a critical mediator contributing to various inflammatory diseases. Dermatophagoides pteronyssinus (Der p) is one of the most common inhalant allergens. However, the role of IL-23 in Der p-induced mouse asthma model is not well understood, particularly with regard to the development of allergic sensitization in the airways. The objective of this study was to evaluate roles of IL-23 in Der p sensitization and asthma development. BALB/c mice were repeatedly administered Der p intranasally to develop Der p allergic sensitization and asthma. After Der p local administration, changes in IL-23 expression were examined in lung tissues and primary epithelial cells. Anti-IL-23p19 antibody was given during the Der p sensitization period, and its effects were examined. Effects of anti-IL-23p19 antibody at bronchial epithelial levels were also examined in vitro. The expression of IL-23 at bronchial epithelial layers was increased after Der p local administration in mouse. In Der p-induced mouse models, anti-IL-23p19 antibody treatment during allergen sensitization significantly diminished Der p allergic sensitization and several features of allergic asthma including the production of Th2 cytokines and the population of type 2 innate lymphoid cells in lungs. The activation of dendritic cells in lung-draining lymph nodes was also reduced by anti-IL-23 treatment. In murine lung alveolar type II-like epithelial cell line (MLE-12) cells, IL-23 blockade prevented cytokine responses to Der p stimulation, such as IL-1α, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), IL-33, and also bone marrow-derived dendritic cell activation. In conclusion, IL-23 is another important bronchial epithelial cell-driven cytokine which may contribute to the development of house dust mite allergic sensitization and asthma. Copyright © 2017 the American Physiological Society.

Smartes System für die Energiewende - der Übertragungsnetzbetreiber in der digitalen Zukunft

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Pflaum, Rainer; Egeler, Tobias

Die Übertragungsnetze stellen eine zuverlässige Versorgung von Haushalt, Gewerbe und Industrie mit elektrischer Energie sicher und sind damit Grundlage einer modernen Wirtschaft und Gesellschaft. Die mittlerweile unumkehrbaren Entwicklungen der nationalen und europäischen Energiewende stellen den Übertragungsnetzbetreiber in seinen Kernaufgaben, dem Bau und Betrieb von Netzen, dem Markt- und Netzzugang und der Integration der erneuerbaren Energien vor neue und große Herausforderungen. Verbrauchsnahe dezentrale Erzeugung wie verbrauchsferne zentrale Erzeugung muss im Sinne der Gewährleistung der Systemstabilität gemanagt und in Einklang mit dem Verbrauch gebracht werden. Erneuerbare Energien müssen zudem in einem solchen System ihren Beitrag zur System- und Marktintegration leisten. All das erfordert mehr Daten, um in einem Gesamtsystem dynamische Reaktionsmöglichkeiten gewährleisten zu können. Erst die "Digitalisierung" schafft dabei die notwendigen Voraussetzungen die Komplexität zu stemmen. Die Digitalisierung stellt daher ein Kernelement dieses Wandels des Übertragungsnetzbetreibers dar, die einerseits mit zum Entstehen der neuen Herausforderungen beiträgt, andererseits aber auch hilft Werkzeuge bereitzustellen, diesen Herausforderungen zu begegnen. Im folgenden Beitrag wird aufgezeigt, wie die Digitalisierung die Aufgaben und Instrumente des Übertragungsnetzbetreibers verändern. Ausgehend von den heutigen Aufgaben eines Übertragungsnetzbetreibers und dem gültigen Rechtsrahmen werden unter dem Begriff "Notwendiges Set für morgen" smarte Elemente und Werkzeuge beschrieben, die bereits heute im Einsatz sind oder in den nächsten Jahren notwendig werden. Im Anschluss erfolgt anhand einiger Beispiele aus unterschiedlichen Bereichen eine Konkretisierung der Einsatzzwecke der Digitalisierung beim Übertragungsnetzbetreiber. Ein kurzer Ausblick mit Fokus auf den weiteren Veränderungsprozess rundet den Beitrag ab.

Characterization of an immunomodulatory Der p 2-FIP-fve fusion protein produced in transformed rice suspension cell culture.

PubMed

Su, Chin-Fen; Kuo, I-Chun; Chen, Peng-Wen; Huang, Chiung-Hui; Seow, See Voon; Chua, Kaw Yan; Yu, Su-May

2012-02-01

Der p 2, a major allergen of Dermatophagoides pteronyssinus mites, is one of the most clinically relevant allergens to allergic patients worldwide. FIP-fve protein (Fve) from the golden needle mushroom (Flammulina velutipes) is an immunomodulatory protein with potential Th1-skewed adjuvant properties. Here, we produced and immunologically evaluated a Der p 2-Fve fusion protein as a potential immunotherapeutic for allergic diseases. Using an inducible expression system in cultured rice suspension cells, the recombinant Der p 2-Fve fusion protein (designated as OsDp2Fve) was expressed in rice cells under the control of an α-amylase gene (αAmy8) promoter and secreted under sucrose starvation. OsDp2Fve was partially purified from the cultured medium. The conformation of Der p 2 in OsDp2Fve remains intact as reflected by its unaltered allergenicity, as assessed by human IgE ELISA and histamine release assays, compared to non-fusion Der p 2 protein. Furthermore, the Fve protein expressed in OsDp2Fve retains its in vitro lymphoproliferative activity but loses its hemagglutination and lymphoagglutination effects compared to the native protein. Notably, in vivo evaluation showed that mice administered with OsDp2Fve possessed an enhanced production of Der p 2-specific IgG antibodies without potentiating the production of Der p 2-specific IgE and Th2 effector cytokines in comparison with mice co-administered with native Fve and Der p 2 proteins. These results suggest that the recombinant Der p 2-Fve fusion protein produced in rice suspension cell cultures has a great potential for allergy immunotherapy.

Meeting review: Bioinformatics and Medicine - from molecules to humans, virtual and real.

PubMed

Russell, Roslin

2002-01-01

The Industrialization Workshop Series aims to promote and discuss integration, automation, simulation, quality, availability and standards in the high-throughput life sciences. The main issues addressed being the transformation of bioinformatics and bioinformaticsbased drug design into a robust discipline in industry, the government, research institutes and academia. The latest workshop emphasized the influence of the post-genomic era on medicine and healthcare with reference to advanced biological systems modeling and simulation, protein structure research, protein-protein interactions, metabolism and physiology. Speakers included Michael Ashburner, Kenneth Buetow, Francois Cambien, Cyrus Chothia, Jean Garnier, Francois Iris, Matthias Mann, Maya Natarajan, Peter Murray-Rust, Richard Mushlin, Barry Robson, David Rubin, Kosta Steliou, John Todd, Janet Thornton, Pim van der Eijk, Michael Vieth and Richard Ward.

Die Digitalisierung der Energiewirtschaft: Potenziale und Herausforderungen der IKT-Branche für Utility 4.0

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Aichele, Christian; Schönberger, Marius

Energieunternehmen haben auf dem Weg zur digitalen Transformation noch viele Herausforderungen zu bewältigen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt derzeit auf der Modernisierung der IT-Systeme. Ausgangspunkt hierzu ist, dass sich bei den Endkonsumenten Mobile Applikationen, Smartphones, Tablet-PCs oder Smart TVs einer immensen Beliebtheit erfreuen. Durch diese Technologien wird die physische und virtuelle Welt in immer weiter zunehmendem Maße miteinander verknüpft. Mobile Applikation können einen wahren Hype hervorrufen und Verhaltensweisen auch nachhaltig verändern (ein Beispiel hierfür ist Pokémon Go, eine App die ein virtuelles Spiel mit der realen Umgebung kombiniert und die erstmalig auch eingefleischte Zocker aus der Anonymität ihrer häuslichen Umgebung hervorlocken konnte und für analoge Bewegung im Freien sorgte).

Stein-Schere-Papier

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Springborn, Boris

Wie gewinnt man im Spiel? Die Analyse von Strategien bei Gesellschaftsspielen ist ein Thema der mathematischen Spieltheorie. Mit ihren Methoden kann man aber nicht nur Spiele wie Schach oder Skat untersuchen, sondern auch verschiedenste Konfliktsituationen, bei denen das Schicksal jedes einzelnen Akteurs nicht nur vom eigenen Verhalten abhängt, sondern auch vom Verhalten der anderen, die ebenso wie er versuchen, ein für sie selbst möglichst positives Ergebnis herauszuschlagen. Die Spieltheorie hat großen Einfluss in den Wirtschaftswissenschaften. Auch in der Psychologie, Soziologie, Biologie und der Militärwissenschaft findet sie Anwendung. In der folgenden Aufgabe geht es aber tatsächlich um ein Spiel, und zwar um ein sehr einfaches, das jeder kennt. Trotzdem ist die Lösung nicht ganz einfach, und wer sie findet, hat schon die eine oder andere grundlegende Idee der Spieltheorie verstanden.

Reinraumtechnik für die Medizintechnik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Petek, Max; Jungbluth, Martin; Krampe, Erhard

Die Reinraumtechnik ist heute ein unverzichtbarer Bestandteil bei der Fertigung von Produkten der Life Sciences, den Bereichen Pharma, Lebensmittel, Kosmetik und Medizintechnik. In Anbetracht der langen Historie der Medizintechnik ist sie jedoch eine sehr junge Disziplin. Die Bedeutung von Keimen und die richtige Einschätzung ihrer Größe wurden zwar sehr früh bereits durch Paracelsus erkannt, jedoch wurden daraus noch keine speziellen oder kontinuierlich umgesetzten Hygienevorschriften abgeleitet. Die erste bekannte technische Umsetzung von Hygieneempfehlungen geht auf den Franzosen François Nicolas Appert zurück, der eine aseptische Abfüllmethode für Lebensmittel entwickelte und diese 1810 veröffentlichte [1]. Die erste dokumentierte medizinische Umsetzung stellten Hygienevorschriften für Ärzte dar, die Ignaz Philipp Semmelweis nach 1847 in der Wiener Klinik für Geburtshilfe einführte [2].

Mikrodaten und statistische Auswertungsmethoden

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Hujer, Reinhard

Mit der zunehmenden Verfügbarkeit immer größerer Querschnitts- und Längschnittsdatensätze für Personen, Haushalte und Betriebe sowie deren Verknüpfungen hat sich die mikroökonometrische Forschung in den vergangenen Jahren rasant weiterentwickelt. Dies gilt sowohl aus methodischer als auch aus empirischer, anwendungsorientierter Sicht. Mikrodaten und mikroökonometrische Ansätze dienen dazu, aktuelle, politikrelevante Fragen aufzugreifen, sie zu analysieren und fundierte politische Empfehlungen zu geben, beispielsweise im Rahmen der Arbeitsmarkt- und Sozialpolitik, der Finanzanalyse und der Marketingforschung. Die Deutsche Statistische Gesellschaft (DStatG) und deren Mitglieder haben sich in den Ausschüssen und in Hauptversammlungen kontinuierlich mit den Weiterentwicklungen der mikroökonometrischen Methodik und den empirischen Anwendungen befasst. Zahlreiche Publikationen von Mitgliedern der DStatG haben entscheidend zum kritischen Diskurs und zum wissenschaftlichen Fortschritt in diesem Bereich beigetragen.

Generation of a transgenic rice seed-based edible vaccine against house dust mite allergy.

PubMed

Yang, Lijun; Kajiura, Hiroyuki; Suzuki, Kazuya; Hirose, Sakiko; Fujiyama, Kazuhito; Takaiwa, Fumio

2008-01-11

As an alternative approach to conventional allergen-specific immunotherapy, transgenic rice seed expressing a major house dust mite (HDM) allergen, Der p 1, was developed as an edible vaccine. The C-terminal KDEL-tagged Der p 1 allergen specifically accumulated in seed endosperm tissue under the control of the endosperm-specific GluB1 promoter. Der p 1 reached a maximum concentration of 58 microg/grain and was deposited in the endoplasmic reticulum (ER)-derived protein body I (PB-I). Plant-derived Der p 1 was posttranslationally modified with high-mannose-type glycan structures. Glycosylated Der p 1 displayed reduced IgE binding capacity in comparison with its unglycosylated counterpart in vitro. Our results indicate that transgenic Der p 1 rice seeds are a safe, potential oral delivery vaccine for the treatment of HDM allergy.

Ustekinumab in der Therapie der Pustulosis palmoplantaris - Eine Fallserie mit neun Patienten.

PubMed

Buder, Valeska; Herberger, Katharina; Jacobi, Arnd; Augustin, Matthias; Radtke, Marc Alexander

2016-11-01

Die Pustulosis palmoplantaris ist eine chronisch entzündliche Hauterkrankung, die mit bedeutenden Einschränkungen der Lebensqualität und der Belastbarkeit einhergeht. Aufgrund von Zulassungsbeschränkungen und einem häufig therapierefraktären Verlauf sind die Behandlungsmöglichkeiten limitiert. Nach zuvor frustranen Therapien erhielten 9 Patienten mit Pustulosis palmoplantaris nach Ausschluss einer latenten Tuberkulose Ustekinumab (45 mg Ustekinumab bei < 100 kg Körpergewicht [KG], 90 mg Ustekinumab > 100 kg KG) in Woche 0, 4, 12 und 24. Reguläre Visiten erfolgten nach 4 und 12 Wochen, im weiteren Verlauf alle 12 Wochen. Das Durchschnittsalter bei Therapiebeginn betrug 48 Jahre. Drei Patienten waren männlich. Bei n  =  4 Patienten (44,4 %) wurde eine Verbesserung um 75 % des Palmoplantar-Psoriasis-Area-Severity-Index (PPPASI) erreicht. Insgesamt verbesserte sich der PPPASI nach 24 Wochen durchschnittlich um 71,6 %. Eine komplette Abheilung zeigte sich bei n  =  2 Patienten nach 24 Wochen. Bis auf lokale Injektionsreaktionen und leichte Infekte wurden keine unerwünschten Wirkungen beobachtet. Die Fallserie ist ein weiterer Beleg für die Wirksamkeit und Verträglichkeit von Ustekinumab in der Therapie der Pustulosis palmoplantaris. Zur Beurteilung der Langzeitwirkung und -sicherheit sowie der Wirksamkeit einer intermittierenden Therapie sind kontrollierte Studiendaten sowie Beobachtungen im Rahmen von Patientenregistern notwendig. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

[Homöopathisch-phytotherapeutische Behandlung des Reizdarmsyndroms mit Magen-Darm-Entoxin N®: Eine Anwendungsbeobachtung].

PubMed

Märtens, Diane; Range, Natasha; Günnewich, Nils; Gruber, Nicola; Schmidt, Stefan

Hintergrund: In dieser Anwendungsbeobachtung wird zum ersten Mal die Behandlung des Reizdarmsyndroms (RDS) mit einem homöopathisch-phytotherapeutischen Komplexpräparat beschrieben. Methodik: Ziel der 6-wöchigen Therapie mit dem Magen-Darm-Entoxin N® war die Reduzierung der RDS-Symptomatik sowie die Verbesserung der Lebensqualität. Zielkriterien waren die Veränderungen in der Irritable Bowel Syndrome - Severity Scoring System (IBS-SSS) und der Irritable Bowel Syndrome - Quality-of-Life Scale (IBS-QoL). Die Patient/innen (N = 41; Alter 44,0 ± 15,74 Jahre) wurden zu gleichen Teilen in einer Hausarztpraxis (N = 20) und einer Heilpraktikerpraxis (N = 21) rekrutiert. Ergebnisse: Der IBS-QoL-Score verringerte sich signifikant (prä: 35,9 ± 16,3; post: 20,1 ± 13,4; t = 8,504; p < 0,001). Die Effektstärke betrug 1,34 (Cohens d). Der IBS-SSS-Score verringerte sich ebenfalls signifikant (prä: 239,4 ± 83,4; post: 123,7 ± 80,9; t = 7,825; p < 0,001) mit einer Effektstärke von d = 1,24. Die Neben- und Wechselwirkungen waren minimal und signifikante Unterschiede zwischen beiden Praxen wurden nicht gefunden. Schlussfolgerungen: Magen-Darm-Entoxin N® ist eine sichere und sinnvolle Therapieoption bei der Behandlung des RDS. Allerdings sollten randomisierte kontrollierte Studien folgen, um die Spezifizität der Ergebnisse dieser Anwendungsbeobachtung zu stützen. © 2017 S. Karger GmbH, Freiburg.

Electric Power Distribution System Model Simplification Using Segment Substitution

DOE PAGES

Reiman, Andrew P.; McDermott, Thomas E.; Akcakaya, Murat; ...

2017-09-20

Quasi-static time-series (QSTS) simulation is used to simulate the behavior of distribution systems over long periods of time (typically hours to years). The technique involves repeatedly solving the load-flow problem for a distribution system model and is useful for distributed energy resource (DER) planning. When a QSTS simulation has a small time step and a long duration, the computational burden of the simulation can be a barrier to integration into utility workflows. One way to relieve the computational burden is to simplify the system model. The segment substitution method of simplifying distribution system models introduced in this paper offers modelmore » bus reduction of up to 98% with a simplification error as low as 0.2% (0.002 pu voltage). Finally, in contrast to existing methods of distribution system model simplification, which rely on topological inspection and linearization, the segment substitution method uses black-box segment data and an assumed simplified topology.« less

Characterization of the Interaction between Gallic Acid and Lysozyme by Molecular Dynamics Simulation and Optical Spectroscopy

PubMed Central

Zhan, Minzhong; Guo, Ming; Jiang, Yanke; Wang, Xiaomeng

2015-01-01

The binding interaction between gallic acid (GA) and lysozyme (LYS) was investigated and compared by molecular dynamics (MD) simulation and spectral techniques. The results from spectroscopy indicate that GA binds to LYS to generate a static complex. The binding constants and thermodynamic parameters were calculated. MD simulation revealed that the main driving forces for GA binding to LYS are hydrogen bonding and hydrophobic interactions. The root-mean-square deviation verified that GA and LYS bind to form a stable complex, while the root-mean-square fluctuation results showed that the stability of the GA-LYS complex at 298 K was higher than that at 310 K. The calculated free binding energies from the molecular mechanics/Poisson-Boltzmann surface area method showed that van der Waals forces and electrostatic interactions are the predominant intermolecular forces. The MD simulation was consistent with the spectral experiments. This study provides a reference for future study of the pharmacological mechanism of GA. PMID:26140374

Characterization of the Interaction between Gallic Acid and Lysozyme by Molecular Dynamics Simulation and Optical Spectroscopy.

PubMed

Zhan, Minzhong; Guo, Ming; Jiang, Yanke; Wang, Xiaomeng

2015-07-01

The binding interaction between gallic acid (GA) and lysozyme (LYS) was investigated and compared by molecular dynamics (MD) simulation and spectral techniques. The results from spectroscopy indicate that GA binds to LYS to generate a static complex. The binding constants and thermodynamic parameters were calculated. MD simulation revealed that the main driving forces for GA binding to LYS are hydrogen bonding and hydrophobic interactions. The root-mean-square deviation verified that GA and LYS bind to form a stable complex, while the root-mean-square fluctuation results showed that the stability of the GA-LYS complex at 298 K was higher than that at 310 K. The calculated free binding energies from the molecular mechanics/Poisson-Boltzmann surface area method showed that van der Waals forces and electrostatic interactions are the predominant intermolecular forces. The MD simulation was consistent with the spectral experiments. This study provides a reference for future study of the pharmacological mechanism of GA.

Electric Power Distribution System Model Simplification Using Segment Substitution

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Reiman, Andrew P.; McDermott, Thomas E.; Akcakaya, Murat

Quasi-static time-series (QSTS) simulation is used to simulate the behavior of distribution systems over long periods of time (typically hours to years). The technique involves repeatedly solving the load-flow problem for a distribution system model and is useful for distributed energy resource (DER) planning. When a QSTS simulation has a small time step and a long duration, the computational burden of the simulation can be a barrier to integration into utility workflows. One way to relieve the computational burden is to simplify the system model. The segment substitution method of simplifying distribution system models introduced in this paper offers modelmore » bus reduction of up to 98% with a simplification error as low as 0.2% (0.002 pu voltage). Finally, in contrast to existing methods of distribution system model simplification, which rely on topological inspection and linearization, the segment substitution method uses black-box segment data and an assumed simplified topology.« less

Surface force measurements and simulations of mussel-derived peptide adhesives on wet organic surfaces.

PubMed

Levine, Zachary A; Rapp, Michael V; Wei, Wei; Mullen, Ryan Gotchy; Wu, Chun; Zerze, Gül H; Mittal, Jeetain; Waite, J Herbert; Israelachvili, Jacob N; Shea, Joan-Emma

2016-04-19

Translating sticky biological molecules-such as mussel foot proteins (MFPs)-into synthetic, cost-effective underwater adhesives with adjustable nano- and macroscale characteristics requires an intimate understanding of the glue's molecular interactions. To help facilitate the next generation of aqueous adhesives, we performed a combination of surface forces apparatus (SFA) measurements and replica-exchange molecular dynamics (REMD) simulations on a synthetic, easy to prepare, Dopa-containing peptide (MFP-3s peptide), which adheres to organic surfaces just as effectively as its wild-type protein analog. Experiments and simulations both show significant differences in peptide adsorption on CH3-terminated (hydrophobic) and OH-terminated (hydrophilic) self-assembled monolayers (SAMs), where adsorption is strongest on hydrophobic SAMs because of orientationally specific interactions with Dopa. Additional umbrella-sampling simulations yield free-energy profiles that quantitatively agree with SFA measurements and are used to extract the adhesive properties of individual amino acids within the context of MFP-3s peptide adhesion, revealing a delicate balance between van der Waals, hydrophobic, and electrostatic forces.

On multiscale moving contact line theory.

PubMed

Li, Shaofan; Fan, Houfu

2015-07-08

In this paper, a multiscale moving contact line (MMCL) theory is presented and employed to simulate liquid droplet spreading and capillary motion. The proposed MMCL theory combines a coarse-grained adhesive contact model with a fluid interface membrane theory, so that it can couple molecular scale adhesive interaction and surface tension with hydrodynamics of microscale flow. By doing so, the intermolecular force, the van der Waals or double layer force, separates and levitates the liquid droplet from the supporting solid substrate, which avoids the shear stress singularity caused by the no-slip condition in conventional hydrodynamics theory of moving contact line. Thus, the MMCL allows the difference of the surface energies and surface stresses to drive droplet spreading naturally. To validate the proposed MMCL theory, we have employed it to simulate droplet spreading over various elastic substrates. The numerical simulation results obtained by using MMCL are in good agreement with the molecular dynamics results reported in the literature.

Dislocation dynamics in non-convex domains using finite elements with embedded discontinuities

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Romero, Ignacio; Segurado, Javier; LLorca, Javier

2008-04-01

The standard strategy developed by Van der Giessen and Needleman (1995 Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 3 689) to simulate dislocation dynamics in two-dimensional finite domains was modified to account for the effect of dislocations leaving the crystal through a free surface in the case of arbitrary non-convex domains. The new approach incorporates the displacement jumps across the slip segments of the dislocations that have exited the crystal within the finite element analysis carried out to compute the image stresses on the dislocations due to the finite boundaries. This is done in a simple computationally efficient way by embedding the discontinuities in the finite element solution, a strategy often used in the numerical simulation of crack propagation in solids. Two academic examples are presented to validate and demonstrate the extended model and its implementation within a finite element program is detailed in the appendix.

Molecular dynamics simulations of the surface tension and structure of salt solutions and clusters.

PubMed

Sun, Lu; Li, Xin; Hede, Thomas; Tu, Yaoquan; Leck, Caroline; Ågren, Hans

2012-03-15

Sodium halides, which are abundant in sea salt aerosols, affect the optical properties of aerosols and are active in heterogeneous reactions that cause ozone depletion and acid rain problems. Interfacial properties, including surface tension and halide anion distributions, are crucial issues in the study of the aerosols. We present results from molecular dynamics simulations of water solutions and clusters containing sodium halides with the interatomic interactions described by a conventional force field. The simulations reproduce experimental observations that sodium halides increase the surface tension with respect to pure water and that iodide anions reach the outermost layer of water clusters or solutions. It is found that the van der Waals interactions have an impact on the distribution of the halide anions and that a conventional force field with optimized parameters can model the surface tension of the salt solutions with reasonable accuracy. © 2012 American Chemical Society

Selective Perception for Robot Driving

DTIC Science & Technology

1992-05-01

models are theories of human cognitive activity during driving. Van der Molen and Botticher recently reviewed several of these models [ van der Molen 871...how to represent driving knowledge, how to perceive traffic situations, or how to process information to obtain actions. Van der Molen and Botticher...attempted to compare the operations of various models objectively on the same task [Rothengatter 88, van der Molen 87], but the models could be

Reale Gase, tiefe Temperaturen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Heintze, Joachim

Wir werden uns in diesem Kapitel zunächst mit der van der Waals'schen Zustandsgleichung befassen. In dieser Gleichung wird versucht, die Abweichungen, die reale Gase vom Verhalten idealer Gase zeigen, durch physikalisch motivierte Korrekturterme zu berücksichtigen. Es zeigt sich, dass die van derWaals-Gleichung geeignet ist, nicht nur die Gasphase, sondern auch die Phänomene bei der Verflüssigung von Gasen und den kritischen Punkt zu beschreiben.

Application of Diffusion Monte Carlo to Materials Dominated by van der Waals Interactions

DOE PAGES

Benali, Anouar; Shulenburger, Luke; Romero, Nichols A.; ...

2014-06-12

Van der Waals forces are notoriously difficult to account for from first principles. We perform extensive calculation to assess the usefulness and validity of diffusion quantum Monte Carlo when applied to van der Waals forces. We present results for noble gas solids and clusters - archetypical van der Waals dominated assemblies, as well as a relevant pi-pi stacking supramolecular complex: DNA + intercalating anti-cancer drug Ellipticine.

Chirurgie angeborener Herzfehler

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schreiber, Christian; Libera, Paul; Lange, Rüdiger

Störungen der embryonalen Entwicklung in der frühen Phase der Schwangerschaft können zu Fehlbildungen am Herz- und Gefäßsystem führen. Die Häufigkeit liegt bei 0.8-1 % aller lebend geborenen Kinder. In Deutschland werden jedes Jahr etwa 6.000 Kinder mit einem Herzfehler geboren (Quelle: http://www.kompetenznetzahf.de). Das Spektrum reicht von einfachen Fehlern, die das Herz-Kreislauf-System wenig beeinträchtigen, bis zu sehr schweren Herzerkrankungen, die unbehandelt zum Tode führen. Fortschritte der Kinderkardiologie, Herzchirurgie und Anästhesie ermöglichen heute ein Überleben bei über 90 % der Patienten. Auch die spezialisierte Pränataldiagnostik (vorgeburtliche Diagnostik) ermöglicht schon die frühe Weichenstellung für mögliche Therapieoptionen. Bei der chirurgischen Therapie ist jedoch festzuhalten, dass ein Herzfehler entweder korrigierend behandelt wird oder nur "palliiert“ werden kann. Bei letzterer Therapie wird bei einem Patienten eine medizinische Maßnahme durchgeführt, die nicht die Herstellung normaler Körperfunktionen zum Ziel hat, sondern in Anpassung an die physiologischen Besonderheiten des Patienten dessen Zustand lediglich stabilisiert und optimiert. Dies kann beispielsweise bei einer nicht korrigierbaren angeborenen Fehlbildung notwendig sein, bei der lediglich eine funktionelle Herzkammer vorhanden ist (z. B. hypoplastisches Linksherz). Hierbei muss eine prothetische Verbindung zur Lungenstrombahn in der Folgezeit entfernt werden.

Frühe Stresserfahrungen und Krankheitsvulnerabilität

PubMed Central

Entringer, Sonja; Buss, Claudia; Heim, Christine

2016-01-01

Zusammenfassung Hintergrund Das stetig wachsende Forschungsgebiet der “Frühe[n] Programmierung von Krankheit und Gesundheit” untersucht, inwieweit die individuelle Vulnerabilität für die Entstehung verschiedenster Erkrankungen über die Lebensspanne bereits während der frühen Entwicklung beeinflusst wird. Ziele der Arbeit In der vorliegenden Übersichtsarbeit werden das Konzept der frühen Programmierung von Krankheitsvulnerabilität erläutert sowie Befunde zu den Folgen frühkindlicher Traumatisierung und pränataler Stressexposition zusammenfassend dargestellt. Es werden außerdem biologische Mechanismen diskutiert, die das erhöhte Krankheitsrisiko nach lebensgeschichtlich früher Stresserfahrungen vermitteln. Die Möglichkeit der transgenerationalen Transmission frühkindlicher Erfahrungen an die nächste Generation und die zugrundeliegenden Mechanismen dieser Übertragung werden ebenfalls vorgestellt. Fazit Die Befundlage zu Stresserfahrungen im frühen Leben und der Entstehung von psychischen und körperlichen Störungen über die Lebensspanne wächst stetig. Die Mechanismen werden derzeit weiter bis hin zur molekularbiologischen und epigenetischen Ebene erforscht. Hier ergeben sich ganz neue Perspektiven, welche die Präzision klinischer Diagnostik und den Erfolg von Interventionen erheblich verbessern könnten. Momentan existiert jedoch noch ein erheblicher Mangel an Translation zwischen diesen Forschungserkenntnissen und deren Anwendung in der klinischen Versorgung. PMID:27604117

Werner-Syndrom. Eine prototypische Form der segmentalen Progerie

PubMed Central

Lessel, D.; Oshima, J.; Kubisch, C.

2013-01-01

Das Werner-Syndrom ist eine segmental progeroide Erkrankung mit Beginn in der Adoleszenz oder im frühen Erwachsenenalter. Typische Symptome, die zum vorgealterten Phänotyp beitragen, sind ein post-pubertär auftretender Kleinwuchs, Katarakte, eine vorzeitige Ergrauung/Ausdünnung des Haupthaars, sklerodermieähnliche Hautveränderungen und eine regionale Atrophie des subkutanen Fettgewebes. Darüber hinaus kommt es früh und gehäuft zu „Alterserkrankungen“ wie z. B. einem Diabetes mellitus Typ 2, einer Osteoporose, einer Atherosklerose sowie verschiedenen malignen Tumoren. Das Werner-Syndrom wird autosomal- rezessiv vererbt und ist durch Mutationen im Werner-Gen (WRN) bedingt. Es wurden bis heute mehr als 70 über das gesamte Gen verteilte Mutationen identifiziert, die typischerweise zu einem Verlust der Genfunktion führen. WRN kodiert für eine RecQ-Typ- Helikase, die u. a. an der DNA-Reparatur und der Aufrechterhaltung der DNA-Integrität beteiligt ist, was sich in einer erhöhten genetischen Instabilität in Patientenzellen wider-spiegelt. Trotz der relativen Seltenheit ist die Analyse des Werner-Syndroms von allgemeiner Bedeutung, um die Rolle der DNA-Stabilität und Integrität für das Altern sowie die Entwicklung altersassoziierter Erkrankungen besser zu verstehen. PMID:25309043

Astronomie für Alle. Einführung in die Himmelsbeobachtung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Neckel, Thorsten; Neumann, Martin; Staude, Jakob

2002-12-01

Contents: Abenteuer Astronomie - Aufbruch zu fremden Welten. Orientierung am Himmel. Das Teleskop - Dein Blick ins All. Der Erdmond. Wir beobachten unseren Mond. Planeten - Unsere Nachbarn im All. Himmelsleuchten in dunkler Nacht - Das Zodiakallicht. Vagabunden im Sonnensystem. Meteore und Feuerkugeln. Meteorite - Faszinierende Materie aus dem Weltall. Kometen - Eisige Zeugen der Urzeit. Der hellste Stern an unserem Himmel. Auf der Sonne ist 'was los! Kosmische Schattenspiele - Sonnen- und Mondfinsternisse. Ferne Sonnen. Die Tiefen des Kosmos - Sternhaufen, Gasnebel und Galaxien. Astrophotographie mit stehender Kamera. Astrophotographie mit nachgeführter Kamera. Der Kosmos im Computer - Software für Hobbyastronomen. Signale aus dem Kosmos - Radioastronomie für Einsteiger.

[Leben im Eismeer - Tauchuntersuchungen zur Biologie arktischer Meerespflanzen und Meerestiere

PubMed

Lippert; Karsten; Wiencke

2000-01-01

Die Maske wird nochmals auf Dichtigkeit überprüft, der Knoten der Sicherungsleine mit zwei halben Schlägen fixiert, dann rutscht die Taucherin von der Eiskante in das kalte Wasser. Eine halbe Stunde vergeht, bevor ihr Kopf wieder aus dem Eisloch auftaucht und sie ein großes Sammelnetz nach oben reicht, gefüllt mit verschiedenen Arten von Makroalgen. Obwohl noch große Flächen des Kongsfjordes im arktischen Spitzbergen zugefroren sind und das Festland von einer dicken Schneedecke bedeckt ist, hat unter Wasser in den Algenwäldern bereits der Sommer und damit die Saison der Meeresbiologen begonnen.

Segmentierung von Aortenaneurysmen in CTA-Bildern mit dem statistischen Verfahren der Active Appearance Models

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Greiner, Katharina; Egger, Jan; Großkopf, Stefan; Kaftan, Jens N.; Dörner, Ralf; Freisleben, Bernd

In diesem Beitrag werden Active Appearance Models (AAMs) zur Segmentierung der äußeren Kontur von Aortenaneurysmen eingesetzt. Diese Aufgabe ist wegen des geringen Kontrastes zum umliegenden Gewebe und des Aufbaus der teils thrombotisierten oder kalzifizierten Gefäßwände im Bereich eines Aneurysmas so komplex, dass sie aufgrund der Vielgestalt der Kontur in CT-Angiographie-Bildern die Verwendung eines statistischen Modells für Form und eingeschlossene Textur rechtfertigt. Für die Evaluation des Verfahrens wurden verschiedene statistische Modelle aus Schichten von neun CTA-Datensätzen trainiert und die Segmentierung anhand von Leave-One-Out-Tests überprüft.

Study on dependence of dose enhancement on cluster morphology of gold nanoparticles in radiation therapy using a body-centred cubic model.

PubMed

Ahn, Sang Hee; Chung, Kwangzoo; Shin, Jung Wook; Cheon, Wonjoong; Han, Youngyih; Park, Hee Chul; Choi, Doo Ho

2017-09-15

Gold nanoparticles (GNPs) injected in a body for dose enhancement in radiation therapy are known to form clusters. We investigated the dependence of dose enhancement on the GNP morphology using Monte-Carlo simulations and compared the model predictions with experimental data. The cluster morphology was approximated as a body-centred cubic (BCC) structure by placing GNPs at the 8 corners and the centre of a cube with an edge length of 0.22-1.03 µm in a 4  ×  4  ×  4 µm 3 water-filled phantom. We computed the dose enhancement ratio (DER) for 50 and 260 kVp photons as a function of the distance from the cube centre for 12 different cube sizes. A 10 nm-wide concentric shell shaped detector was placed up to 100 nm away from a GNP at the cube centre. For model validation, simulations based on BCC and nanoparticle random distribution (NRD) models were performed using parameters that corresponded to the experimental conditions, which measured increases in the relative biological effect due to GNPs. We employed the linear quadratic model to compute cell surviving fraction (SF) and sensitizer enhancement ratio (SER). The DER is inversely proportional to the distance to the GNPs. The largest DERs were 1.97 and 1.80 for 50 kVp and 260 kVp photons, respectively. The SF predicted by the BCC model agreed with the experimental value within 10%, up to a 5 Gy dose, while the NRD model showed a deviation larger than 10%. The SERs were 1.21  ±  0.13, 1.16  ±  0.11, and 1.08  ±  0.11 according to the experiment, BCC, and NRD models, respectively. We most accurately predicted the GNP radiosensitization effect using the BCC approximation and suggest that the BCC model is effective for use in nanoparticle dosimetry.

Study on dependence of dose enhancement on cluster morphology of gold nanoparticles in radiation therapy using a body-centred cubic model

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ahn, Sang Hee; Chung, Kwangzoo; Shin, Jung Wook; Cheon, Wonjoong; Han, Youngyih; Park, Hee Chul; Choi, Doo Ho

2017-10-01

Gold nanoparticles (GNPs) injected in a body for dose enhancement in radiation therapy are known to form clusters. We investigated the dependence of dose enhancement on the GNP morphology using Monte-Carlo simulations and compared the model predictions with experimental data. The cluster morphology was approximated as a body-centred cubic (BCC) structure by placing GNPs at the 8 corners and the centre of a cube with an edge length of 0.22-1.03 µm in a 4  ×  4  ×  4 µm3 water-filled phantom. We computed the dose enhancement ratio (DER) for 50 and 260 kVp photons as a function of the distance from the cube centre for 12 different cube sizes. A 10 nm-wide concentric shell shaped detector was placed up to 100 nm away from a GNP at the cube centre. For model validation, simulations based on BCC and nanoparticle random distribution (NRD) models were performed using parameters that corresponded to the experimental conditions, which measured increases in the relative biological effect due to GNPs. We employed the linear quadratic model to compute cell surviving fraction (SF) and sensitizer enhancement ratio (SER). The DER is inversely proportional to the distance to the GNPs. The largest DERs were 1.97 and 1.80 for 50 kVp and 260 kVp photons, respectively. The SF predicted by the BCC model agreed with the experimental value within 10%, up to a 5 Gy dose, while the NRD model showed a deviation larger than 10%. The SERs were 1.21  ±  0.13, 1.16  ±  0.11, and 1.08  ±  0.11 according to the experiment, BCC, and NRD models, respectively. We most accurately predicted the GNP radiosensitization effect using the BCC approximation and suggest that the BCC model is effective for use in nanoparticle dosimetry.

Blutpräparate und therapeutische Anwendung (Hämotherapie)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Burkhart, Jürgen; Leimbach, Rainer; Nagl, Detlev; Weinauer, Franz

Die Geschichte der Blutübertragung lässt sich bis in das Altertum verfolgen - wenn auch hier das Blut nicht in die Blutgefäße eingebracht, sondern als Trank verabreicht wurde. Im alten Rom stürmten die Zuschauer in die Kampfarena, um das Blut verletzter Gladiatoren zu trinken, in dem Gedanken, deren Stärke würde in sie überfließen. So wurden auch Greise mit dem Blut von Jünglingen behandelt. Der Glaube, mit dem Blut würden Eigenschaften des Spenders übertragen, muss wohl auch bei dem Versuch mitgewirkt haben, Verbrecher durch Übertragung von Schafsblut "lammfromm“ zu machen. Zu Beginn der Mensch-zu-Mensch-Übertragung wurde Blut mittels eines Röhrchens von Blutgefäß zu Blutgefäß transfundiert. Diese im Mittelalter neu erprobte Form basierte auf der Entdeckung des Blutkreislaufes durch William Harvey (1578-1657). Es überwog allerdings noch die Blutübertragung vom Tier auf den Menschen, die nicht selten mit dem Tod beider Beteiligter endete. In der aufklärerischen Phase der französischen Revolution wurde diese Art der Blutübertragung deshalb verboten.

Der Begriff mathematischer Schönheit in einer empirisch informierten Ästhetik der Mathematik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Müller-Hill, Eva; Spies, Susanne

Dieses Zitat des britischen Mathematikers G. H. Hardy bringt pointiert die unter praktizierenden Mathematikern, aber auch unter Philosophen der Mathematik weithin akzeptierte Ansicht zum Ausdruck, dass mathematische Schönheit eine nicht zu vernachlässigende Rolle in der mathematischen Forschungspraxis spielt und sowohl interessante ästhetiktheoretische, epistemische als auch ontologische Aspekte aufweist. Danach beeinflusst also das Verständnis dessen, was mathematische Schönheit ist, auch das Verständnis dessen, was Mathematik ist: "Was sind die Träger mathematischer Schönheit?" ist die Frage nach der Art der Gegenstände, für deren Schönheit Mathematiker sich begeistern und nach der sie streben. "Was sind die Kriterien für mathematische Schönheit?" ist die Frage nach den Kategorien, unter denen Mathematiker ihre Arbeit bewerten. Egal, ob sich das Phänomen mathematischer Schönheit als Ausnahmemerkmal oder als ständiger Begleiter mathematischen Tuns erweist - ein adäquates allgemeines Mathematikverständnis sollte dieses Phänomen berücksichtigen und bestenfalls auch erklären können.

The Distributed Geothermal Market Demand Model (dGeo): Documentation

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

McCabe, Kevin; Mooney, Meghan E; Sigrin, Benjamin O

The National Renewable Energy Laboratory (NREL) developed the Distributed Geothermal Market Demand Model (dGeo) as a tool to explore the potential role of geothermal distributed energy resources (DERs) in meeting thermal energy demands in the United States. The dGeo model simulates the potential for deployment of geothermal DERs in the residential and commercial sectors of the continental United States for two specific technologies: ground-source heat pumps (GHP) and geothermal direct use (DU) for district heating. To quantify the opportunity space for these technologies, dGeo leverages a highly resolved geospatial database and robust bottom-up, agent-based modeling framework. This design is consistentmore » with others in the family of Distributed Generation Market Demand models (dGen; Sigrin et al. 2016), including the Distributed Solar Market Demand (dSolar) and Distributed Wind Market Demand (dWind) models. dGeo is intended to serve as a long-term scenario-modeling tool. It has the capability to simulate the technical potential, economic potential, market potential, and technology deployment of GHP and DU through the year 2050 under a variety of user-defined input scenarios. Through these capabilities, dGeo can provide substantial analytical value to various stakeholders interested in exploring the effects of various techno-economic, macroeconomic, financial, and policy factors related to the opportunity for GHP and DU in the United States. This report documents the dGeo modeling design, methodology, assumptions, and capabilities.« less

Stochastic responses of Van der Pol vibro-impact system with fractional derivative damping excited by Gaussian white noise.

PubMed

Xiao, Yanwen; Xu, Wei; Wang, Liang

2016-03-01

This paper focuses on the study of the stochastic Van der Pol vibro-impact system with fractional derivative damping under Gaussian white noise excitation. The equations of the original system are simplified by non-smooth transformation. For the simplified equation, the stochastic averaging approach is applied to solve it. Then, the fractional derivative damping term is facilitated by a numerical scheme, therewith the fourth-order Runge-Kutta method is used to obtain the numerical results. And the numerical simulation results fit the analytical solutions. Therefore, the proposed analytical means to study this system are proved to be feasible. In this context, the effects on the response stationary probability density functions (PDFs) caused by noise excitation, restitution condition, and fractional derivative damping are considered, in addition the stochastic P-bifurcation is also explored in this paper through varying the value of the coefficient of fractional derivative damping and the restitution coefficient. These system parameters not only influence the response PDFs of this system but also can cause the stochastic P-bifurcation.

A Meta-Analysis of Single-Family Deep Energy Retrofit Performance in the U.S.

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Less, Brennan; Walker, Iain

2014-08-01

The current state of Deep Energy Retrofit (DER) performance in the U.S. has been assessed in 116 homes in the United States, using actual and simulated data gathered from the available domestic literature. Substantial airtightness reductions averaging 63% (n=48) were reported (two- to three-times more than in conventional retrofits), with average post-retrofit airtightness of 4.7 Air Changes per House at 50 Pascal (ACH50) (n=94). Yet, mechanical ventilation was not installed consistently. In order to avoid indoor air quality (IAQ) issues, all future DERs should comply with ASHRAE 62.2-2013 requirements or equivalent. Projects generally achieved good energy results, with average annualmore » net-site and net-source energy savings of 47%±20% and 45%±24% (n=57 and n=35), respectively, and carbon emission reductions of 47%±22% (n=23). Net-energy reductions did not vary reliably with house age, airtightness, or reported project costs, but pre-retrofit energy usage was correlated with total reductions (MMBtu).« less

Effects of van der Waals Interactions in the Adsorption of Isooctane and Ethanol on Fe(100) Surfaces

PubMed Central

2014-01-01

van der Waals (vdW) forces play a fundamental role in the structure and behavior of diverse systems. Because of development of functionals that include nonlocal correlation, it is possible to study the effects of vdW interactions in systems of industrial and tribological interest. Here we simulated within the framework of density functional theory (DFT) the adsorption of isooctane (2,2,4-trimethylpentane) and ethanol on an Fe(100) surface, employing various exchange–correlation functionals to take vdW forces into account. In particular, this paper discusses the effect of vdW forces on the magnitude of adsorption energies, equilibrium geometries, and their role in the binding mechanism. According to our calculations, vdW interactions increase the adsorption energies and reduce the equilibrium distances. Nevertheless, they do not influence the spatial configuration of the adsorbed molecules. Their effect on the electronic density is a nonisotropic, delocalized accumulation of charge between the molecule and the slab. In conclusion, vdW forces are essential for the adsorption of isooctane and ethanol on a bcc Fe(100) surface. PMID:25126156

Sensitivity of resistive and Hall measurements to local inhomogeneities: Finite-field, intensity, and area corrections

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Koon, Daniel W.; Wang, Fei; Petersen, Dirch Hjorth; Hansen, Ole

2014-10-01

We derive exact, analytic expressions for the sensitivity of sheet resistance and Hall sheet resistance measurements to local inhomogeneities for the cases of nonzero magnetic fields, strong perturbations, and perturbations over a finite area, extending our earlier results on weak perturbations. We express these sensitivities for conductance tensor components and for other charge transport quantities. Both resistive and Hall sensitivities, for a van der Pauw specimen in a finite magnetic field, are a superposition of the zero-field sensitivities to both sheet resistance and Hall sheet resistance. Strong perturbations produce a nonlinear correction term that depends on the strength of the inhomogeneity. Solution of the specific case of a finite-sized circular inhomogeneity coaxial with a circular specimen suggests a first-order correction for the general case. Our results are confirmed by computer simulations on both a linear four-point probe array on a large circular disc and a van der Pauw square geometry. Furthermore, the results also agree well with Náhlík et al. published experimental results for physical holes in a circular copper foil disc.

An Overview of Distributed Microgrid State Estimation and Control for Smart Grids

PubMed Central

Rana, Md Masud; Li, Li

2015-01-01

Given the significant concerns regarding carbon emission from the fossil fuels, global warming and energy crisis, the renewable distributed energy resources (DERs) are going to be integrated in the smart grid. This grid can spread the intelligence of the energy distribution and control system from the central unit to the long-distance remote areas, thus enabling accurate state estimation (SE) and wide-area real-time monitoring of these intermittent energy sources. In contrast to the traditional methods of SE, this paper proposes a novel accuracy dependent Kalman filter (KF) based microgrid SE for the smart grid that uses typical communication systems. Then this article proposes a discrete-time linear quadratic regulation to control the state deviations of the microgrid incorporating multiple DERs. Therefore, integrating these two approaches with application to the smart grid forms a novel contributions in green energy and control research communities. Finally, the simulation results show that the proposed KF based microgrid SE and control algorithm provides an accurate SE and control compared with the existing method. PMID:25686316

Stochastic responses of Van der Pol vibro-impact system with fractional derivative damping excited by Gaussian white noise

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Xiao, Yanwen; Xu, Wei, E-mail: weixu@nwpu.edu.cn; Wang, Liang

2016-03-15

This paper focuses on the study of the stochastic Van der Pol vibro-impact system with fractional derivative damping under Gaussian white noise excitation. The equations of the original system are simplified by non-smooth transformation. For the simplified equation, the stochastic averaging approach is applied to solve it. Then, the fractional derivative damping term is facilitated by a numerical scheme, therewith the fourth-order Runge-Kutta method is used to obtain the numerical results. And the numerical simulation results fit the analytical solutions. Therefore, the proposed analytical means to study this system are proved to be feasible. In this context, the effects onmore » the response stationary probability density functions (PDFs) caused by noise excitation, restitution condition, and fractional derivative damping are considered, in addition the stochastic P-bifurcation is also explored in this paper through varying the value of the coefficient of fractional derivative damping and the restitution coefficient. These system parameters not only influence the response PDFs of this system but also can cause the stochastic P-bifurcation.« less

Atmosphärisches Plasma in der Medizintechnik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Beer, Thomas; Knospe, Alexander; Buske, Christian

Bei der Fertigung komplexer Bauteile werden immer häufiger unterschiedlichste Materialien zur Erfüllung der Funktion kombiniert. Kunststoff, Metall, Glas oder Keramik müssen miteinander verbunden werden. Dies gilt für die unterschiedlichsten Industriebereiche; von der Halbleiter-/Elektronikindustrie [1, 2] über die Automobilindustrie [3, 4] bis hin zur Medizintechnik werden für Verklebungs- [5], Bedruckungs-, Lackier- [6] und Anspritzprozesse optimal vorbehandelte Oberflächen benötigt.

Resonance oscillations of nonreciprocal long-range van der Waals forces between atoms in electromagnetic fields

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sherkunov, Yury

2018-03-01

We study theoretically the van der Waals interaction between two atoms out of equilibrium with an isotropic electromagnetic field. We demonstrate that at large interatomic separations, the van der Waals forces are resonant, spatially oscillating, and nonreciprocal due to resonance absorption and emission of virtual photons. We suggest that the van der Waals forces can be controlled and manipulated by tuning the spectrum of artificially created random light.

Molecular Determinants for Antibody Binding on Group 1 House Dust Mite Allergens

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Chruszcz, Maksymilian; Pomés, Anna; Glesner, Jill

2012-07-11

House dust mites produce potent allergens, Der p 1 and Der f 1, that cause allergic sensitization and asthma. Der p 1 and Der f 1 are cysteine proteases that elicit IgE responses in 80% of mite-allergic subjects and have proinflammatory properties. Their antigenic structure is unknown. Here, we present crystal structures of natural Der p 1 and Der f 1 in complex with a monoclonal antibody, 4C1, which binds to a unique cross-reactive epitope on both allergens associated with IgE recognition. The 4C1 epitope is formed by almost identical amino acid sequences and contact residues. Mutations of the contactmore » residues abrogate mAb 4C1 binding and reduce IgE antibody binding. These surface-exposed residues are molecular targets that can be exploited for development of recombinant allergen vaccines.« less

Scaling laws for van der Waals interactions in nanostructured materials.

PubMed

Gobre, Vivekanand V; Tkatchenko, Alexandre

2013-01-01

Van der Waals interactions have a fundamental role in biology, physics and chemistry, in particular in the self-assembly and the ensuing function of nanostructured materials. Here we utilize an efficient microscopic method to demonstrate that van der Waals interactions in nanomaterials act at distances greater than typically assumed, and can be characterized by different scaling laws depending on the dimensionality and size of the system. Specifically, we study the behaviour of van der Waals interactions in single-layer and multilayer graphene, fullerenes of varying size, single-wall carbon nanotubes and graphene nanoribbons. As a function of nanostructure size, the van der Waals coefficients follow unusual trends for all of the considered systems, and deviate significantly from the conventionally employed pairwise-additive picture. We propose that the peculiar van der Waals interactions in nanostructured materials could be exploited to control their self-assembly.

Spritzgießen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bürkle, Erwin; Ammer, Daniel; Würtele, Martin

Kunststoffe zu spritzgießen ist eine der fortschrittlichsten Verarbeitungstechnologien. Durch Spritzgießen, ein Verfahren der Urformtechnik werden Formteile in der Regel mit komplexer Geometrie vollautomatisch hergestellt. Ausgehend vom Verfahrensablauf werden Thermoplaste, Duroplaste oder Kautschuk in einer Spritzgießmaschine aus dem Feststoffzustand heraus aufgeschmolzen, in einen formgebenden Hohlraum (Werkzeug) eingespritzt, dort verdichtet, abgekühlt oder zur Reaktion gebracht und dann als Formteil aus dem Werkzeug ausgeworfen. Etwa 60 % aller Kunststoffverarbeitungsmaschinen sind Spritzgießmaschinen (Abb. 26.1). Auf ihnen werden Formteile mit sehr niedrigen Massen im mg-Bereich bis hin zu großen Massen in zwei - z. T. sogar auch dreistelligen kg-Bereich hergestellt. Der Prozess des Spritzgießens nutzt in idealer Weise das besondere physikalische Verhalten der Kunststoffe. In einem verhältnismäßig einfachen Prozess werden durch Erwärmen des Kunststoffes und der nachfolgenden Formgebung im Schmelzezustand mit abschließender Abkühlung in einem formgebenden Werkzeug direkt gebrauchsfertige Formteile hergestellt [1, 31].

Evolution and predictive value of IgE responses toward a comprehensive panel of house dust mite allergens during the first 2 decades of life.

PubMed

Posa, Daniela; Perna, Serena; Resch, Yvonne; Lupinek, Christian; Panetta, Valentina; Hofmaier, Stephanie; Rohrbach, Alexander; Hatzler, Laura; Grabenhenrich, Linus; Tsilochristou, Olympia; Chen, Kuan-Wei; Bauer, Carl-Peter; Hoffman, Ute; Forster, Johannes; Zepp, Fred; Schuster, Antje; Wahn, Ulrich; Keil, Thomas; Lau, Susanne; Vrtala, Susanne; Valenta, Rudolf; Matricardi, Paolo Maria

2017-02-01

The evolution of the IgE response to the numerous allergen molecules of Dermatophagoides pteronyssinus is still unknown. We sought to characterize the evolutionary patterns of the IgE response to 12 molecules of D pteronyssinus from birth to adulthood and to investigate their determinants and clinical relevance. We investigated the clinical data and sera of 722 participants in the German Multicenter Allergy Study, a birth cohort started in 1990. Diagnoses of current allergic rhinitis (AR) related to mite allergy and asthma were based on yearly interviews at the ages of 1 to 13 years and 20 years. IgE to the extract and 12 molecules of D pteronyssinus were tested by means of ImmunoCAP and microarray technology, respectively, in sera collected at ages 1, 2, 3, 5, 6, 7, 10, 13, and 20 years. Exposure to mites at age 6 and 18 months was assessed by measuring Der p 1 weight/weight concentration in house dust. One hundred ninety-one (26.5%) of 722 participants ever had IgE to D pteronyssinus extract (≥0.35 kU A /L). At age 20 years, their IgE recognized most frequently Der p 2, Der p 1, and Der p 23 (group A molecules; prevalence, >40%), followed by Der p 5, Der p 7, Der p 4, and Der p 21 (group B molecules; prevalence, 15% to 30%) and Der p 11, Der p 18, clone 16, Der p 14, and Der p 15 (group C molecules; prevalence, <10%). IgE sensitization started almost invariably with group A molecules and expanded sequentially first to group B and finally to group C molecules. Early IgE sensitization onset, parental hay fever, and higher exposure to mites were associated with a broader polymolecular IgE sensitization pattern. Participants reaching the broadest IgE sensitization stage (ie, ABC) had significantly higher risk of mite-related AR and asthma than unsensitized participants. IgE to Der p 1 or Der p 23 at age 5 years or less predicted asthma at school age. Parental hay fever and early exposure to D pteronyssinus allergens promote IgE polysensitization to several D pteronyssinus molecules, which in turn predicts current mite-related AR and current/future asthma. These results might inspire predictive algorithms and prevention strategies against the progression of IgE sensitization to mites toward AR and asthma. Copyright © 2016 American Academy of Allergy, Asthma & Immunology. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

Kundenfokus: Startpunkt für die digitale Transformation bei Stadtwerken

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Fett, Perry; Küller, Philipp

Big Data, Internet der Dinge, Mobile Computing und soziale Medien - die modernen Informationstechnologien durchdringen den Alltag der meisten Menschen und lösen hierdurch eine digitale Transformation aus. Im Unternehmenskontext manifestiert sich die Digitalisierung durch eine neue Qualität der wissensbasierten Entscheidungsunterstützung und der Automatisierung bzw. Autonomisierung der Geschäftsprozesse. Für Stadtwerke gilt es nun, die Chancen der Digitalisierung zu ihren Gunsten zu nutzen. Ein Startpunkt könnte hierbei sein, wie Stadtwerke zukünftig mit ihren Kunden interagieren. Ausgelöst durch die Liberalisierung der Märkte rückt der Kunde heute stärker in den Mittelpunkt - die Energiewirtschaft steht nun vor der Herausforderung, dem Wettbewerb einen Schritt voraus zu sein und dem Kunden ein absolut positives Kundenerlebnis (Customer Experience) sowohl als Maßnahme zur Kundenbindung als auch zum Kundenaufbau zu bieten. Das vorliegende Kapitel zeigt hierfür die Erfolgskriterien für die gelungene Etablierung des Kundenfokus im eigenen Unternehmen auf. Mit dem Customer-Focus-Cycle-Modell von Fujitsu, angelehnt an den Deming-Kreislauf, wird ein allgemeingültiger Ansatz für ein mögliches Vorgehen beim Aufbau des Kundenfokus vorgestellt. Die sechs Phasen werden dabei anhand praktischer Beispiele erläutert und geben zudem Hinweise zu Methoden und Tools. Aus dem vorgestellten "Werkzeugkasten" wird ferner die Customer-Journey-Methode im Detail erläutert. Weiter soll das präsentierte Reifegradmodell Unternehmen dabei unterstützen, den eigenen Status quo festzustellen und die persönlichen Ziele auf dem Weg zur kundenzentrierten Organisation festzulegen.

Analyse der pharmazeutischen Versorgungssituation von Patienten mit Psoriasis-Arthritis auf Basis von Routinedaten der Gesetzlichen Krankenversicherung.

PubMed

Sondermann, Wiebke; Ventzke, Julia; Matusiewicz, David; Körber, Andreas

2018-03-01

Die Psoriasis-Arthritis (PsA) gehört zu den chronisch entzündlichen Gelenkerkrankungen. Trotz zahlreicher versorgungswissenschaftlicher Studien in Deutschland liegen zur pharmazeutischen Versorgungssituation von PsA-Patienten bisher kaum aktuelle Ergebnisse vor. Mit Hilfe einer systematischen Literaturrecherche sowie anhand von Routinedaten der Allgemeinen Ortskrankenkasse (AOK) Rheinland/Hamburg wird ein aktueller Überblick über die pharmazeutische Versorgung von PsA-Patienten in Deutschland gegeben. Selektiert wurden Versicherte aus dem ambulanten und stationären Bereich, die im 1. und 2. Quartal des Jahres 2014 die gesicherte Abrechnungsdiagnose Psoriasis-Arthritis L40.5+ aufwiesen. Anschließend wurden auf Basis dieser "vorab definierten" Kohorte die Arzneimitteldaten für 5 Jahre (01.01.2010-31.12.2014) abgerufen. Es konnten insgesamt n  =  3205 Versicherte (45 % männlich, 55 % weiblich) der AOK Rheinland/Hamburg mit einer gesicherten PsA-Diagnose selektiert werden. Das Durchschnittsalter betrug 58,9 Jahre. 53,7 % der PsA-Patienten wurden mit systemischen PsA-relevanten Arzneimitteln versorgt. Nichtsteroidale Antirheumatika (NSAR) wurden am häufigsten verordnet, gefolgt von systemischen Glucocorticoiden. Von den selektierten PsA-Patienten, die eine Systemtherapie erhielten, wurden 72,1 % mittels einer Disease-modifying-antirheumatic-Drug (DMARD)-Monotherapie behandelt, gefolgt von der Kombinationstherapie aus DMARDs und Biologika (20,9 %). Die pharmakologische Therapie der PsA muss eine Gewährleistung zwischen adäquater Versorgung der PsA mit Verhinderung der Krankheitsprogression und ökonomischer Verantwortung darstellen. © 2018 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Optimizing Distributed Energy Resources and building retrofits with the strategic DER-CAModel

DOE PAGES

Stadler, M.; Groissböck, M.; Cardoso, G.; ...

2014-08-05

The pressuring need to reduce the import of fossil fuels as well as the need to dramatically reduce CO 2 emissions in Europe motivated the European Commission (EC) to implement several regulations directed to building owners. Most of these regulations focus on increasing the number of energy efficient buildings, both new and retrofitted, since retrofits play an important role in energy efficiency. Overall, this initiative results from the realization that buildings will have a significant impact in fulfilling the 20/20/20-goals of reducing the greenhouse gas emissions by 20%, increasing energy efficiency by 20%, and increasing the share of renewables tomore » 20%, all by 2020. The Distributed Energy Resources Customer Adoption Model (DER-CAM) is an optimization tool used to support DER investment decisions, typically by minimizing total annual costs or CO 2 emissions while providing energy services to a given building or microgrid site. This document shows enhancements made to DER-CAM to consider building retrofit measures along with DER investment options. Specifically, building shell improvement options have been added to DER-CAM as alternative or complementary options to investments in other DER such as PV, solar thermal, combined heat and power, or energy storage. The extension of the mathematical formulation required by the new features introduced in DER-CAM is presented and the resulting model is demonstrated at an Austrian Campus building by comparing DER-CAM results with and without building shell improvement options. Strategic investment results are presented and compared to the observed investment decision at the test site. Results obtained considering building shell improvement options suggest an optimal weighted average U value of about 0.53 W/(m 2K) for the test site. This result is approximately 25% higher than what is currently observed in the building, suggesting that the retrofits made in 2002 were not optimal. Furthermore, the results obtained with DER-CAM illustrate the complexity of interactions between DER and passive measure options, showcasing the need for a holistic optimization approach to effectively optimize energy costs and CO 2 emissions. Lastly, the simultaneous optimization of building shell improvements and DER investments enables building owners to take one step further towards nearly zero energy buildings (nZEB) or nearly zero carbon emission buildings (nZCEB), and therefore support the 20/20/20 goals.« less

Optimizing Distributed Energy Resources and building retrofits with the strategic DER-CAModel

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Stadler, M.; Groissböck, M.; Cardoso, G.

The pressuring need to reduce the import of fossil fuels as well as the need to dramatically reduce CO 2 emissions in Europe motivated the European Commission (EC) to implement several regulations directed to building owners. Most of these regulations focus on increasing the number of energy efficient buildings, both new and retrofitted, since retrofits play an important role in energy efficiency. Overall, this initiative results from the realization that buildings will have a significant impact in fulfilling the 20/20/20-goals of reducing the greenhouse gas emissions by 20%, increasing energy efficiency by 20%, and increasing the share of renewables tomore » 20%, all by 2020. The Distributed Energy Resources Customer Adoption Model (DER-CAM) is an optimization tool used to support DER investment decisions, typically by minimizing total annual costs or CO 2 emissions while providing energy services to a given building or microgrid site. This document shows enhancements made to DER-CAM to consider building retrofit measures along with DER investment options. Specifically, building shell improvement options have been added to DER-CAM as alternative or complementary options to investments in other DER such as PV, solar thermal, combined heat and power, or energy storage. The extension of the mathematical formulation required by the new features introduced in DER-CAM is presented and the resulting model is demonstrated at an Austrian Campus building by comparing DER-CAM results with and without building shell improvement options. Strategic investment results are presented and compared to the observed investment decision at the test site. Results obtained considering building shell improvement options suggest an optimal weighted average U value of about 0.53 W/(m 2K) for the test site. This result is approximately 25% higher than what is currently observed in the building, suggesting that the retrofits made in 2002 were not optimal. Furthermore, the results obtained with DER-CAM illustrate the complexity of interactions between DER and passive measure options, showcasing the need for a holistic optimization approach to effectively optimize energy costs and CO 2 emissions. Lastly, the simultaneous optimization of building shell improvements and DER investments enables building owners to take one step further towards nearly zero energy buildings (nZEB) or nearly zero carbon emission buildings (nZCEB), and therefore support the 20/20/20 goals.« less

Isotrope und homogene Materie - Kosmen; On Dynamics and Thermodynamics of Isotropic Matter-Universes

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Treder, H.-J.

Die Dynamik und Thermodynamik großer kosmischer Systeme ist fast unabhängig von den besonderen Theorien über die Gravitation. Nur die Feinstruktur der Kosmologie und Kosmonogie reflektiert die speziellen Hypothesen. Diese Neutralität gegenüber den konkreten Gravodynamiken ist die Konsequenz der fundamentalen Eigenschaften der Gravitation: Der Prinzipien der Äquivalenz von Trägheit und Schwere. The dynamics and thermodynamics of great cosmical systems are nearly independent of the theory of gravitation and only the fine-structure of cosmogony and cosmology reflects the special hypotheses.The neutrality against the concret gravodynamics is a consequence of the fundamental properties of gravitation: the principlies of equivalence of gravity and inertia.

North Korea’s Juche Ideology and the German Re-Unification Experience

DTIC Science & Technology

2008-06-01

repräsentativen Befragung in Ost- und Westdeutschland 2006,” Selbständige Abteilung für Medizimische Psychologie und Medizinische Soziologie der Universität...207 Ibid. “Auf anderen Ebenen – denen der Wirtschaft und der Psychologie – führte die rasche Übernahme des westdeutschen Systems zu Zerstörungen... Psychologie und Medizinische Soziologie der Universität Leipzig. (May/June 2006). http://medpsy.uniklinikum- leipzig.de/pdf/deutsche_befindlichkeiten_2006

Mikrospritzgießen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ebert, Karl-Herbert; Ammer, Daniel; Hoffstetter, Marc; Wintermantel, Erich

Bei der Betrachtung von aktuellen Produktentwicklungen lässt sich durch alle Branchen hinweg ein deutlicher Trend zur Miniaturisierung und Funktionsintegration auf kleinstem Raum erkennen. Der Einsatz technischer Kunststoffe, die überwiegend im Thermoplast-Spritzgießverfahren verarbeitet werden, leistet dabei einen wichtigen Beitrag um diese Produktentwicklungen in marktfähige Artikel umsetzen zu können. Hierbei sind im Vergleich zum Standardspritzgießen einige Besonderheiten hinsichtlich des Formenbaus, der Anlagen- sowie Prozesstechnik und der Qualitätssicherung zu beachten.

The Influence of Field Marshal Colmar Von Der Goltz on Ottoman Military Effectiveness in Mesopotamia: December 1915 to April 1916

DTIC Science & Technology

2012-02-23

SUBTITLE The Influence of Field Marshal Colmar Von Der Goltz on Ottoman Military Effectiveness in Mesopotamia: December 1915 to April 1916 5a...SUPPLEMENTARY NOTES N/A 14. ABSTRACT This paper discusses the contributions made by Field Marshal Colmar von der Goltz on the development of Ottoman...Kut. 15. SUBJECT TERMS Colmar von der Goltz ; Military advisor; Mesopotamian Campaign; Ottoman; Ottoman military effectiveness; British; Kut; World

Grundlagen des Tissue Engineering

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Mayer, Jörg; Blum, Janaki; Wintermantel, Erich

Die Organtransplantation stellt eine verbreitete Therapie dar, um bei krankheitsoder unfallbedingter Schädigung eines Organs die Gesamtheit seiner Funktionen wieder herzustellen, indem es durch ein Spenderorgan ersetzt wird. Organtransplantationen werden für die Leber, die Niere, die Lunge, das Herz oder bei schweren grossflächigen Verbrennungen der Haut vorgenommen. Der grosse apparative, personelle und logistische Aufwand und die Risiken der Transplantationschirurgie (Abstossungsreaktionen) sowie die mangelnde Verfügbarkeit von immunologisch kompatiblen Spenderorganen führen jedoch dazu, dass der Bedarf an Organtransplantaten nur zu einem sehr geringen Teil gedeckt werden kann. Sind Spenderorgane nicht verfügbar, können in einzelnen Fällen lebenswichtige Teilfunktionen, wie beispielsweise die Filtrationsfunktion der Niere durch die Blutreinigung mittels Dialyse ersetzt oder, bei mangelnder Funktion der Bauchspeicheldrüse (Diabetes), durch die Verabreichung von Insulin ein normaler Zustand des Gesamtorganismus auch über Jahre hinweg erhalten werden. Bei der notwendigen lebenslangen Anwendung apparativer oder medikamentöser Therapie können für den Patienten jedoch häufig schwerwiegende, möglicherweise lebensverkürzende Nebenwirkungen entstehen. Daher werden in der Forschung Alternativen gesucht, um die Funktionen des ausgefallenen Organs durch die Implantation von Zellen oder in vitro gezüchteten Geweben möglichst umfassend wieder herzustellen. Dies erfordert biologisch aktive Implantate, welche die für den Stoffwechsel des Organs wichtigen Zellen enthalten und einen organtypischen Stoffwechsel entfalten.

Update zum klinischen Einsatz von Inhibitoren mutierter Phosphokinasen beim Melanom.

PubMed

Cosgarea, Ioana; Ritter, Cathrin; Becker, Jürgen C; Schadendorf, Dirk; Ugurel, Selma

2017-09-01

Die Behandlungsstrategie beim metastasierten Melanom hat sich mit der Identifizierung therapeutisch angreifbarer molekularer Zielstrukturen innerhalb zellulärer Signalwege radikal geändert. Durch die Zulassung von Substanzen, die gezielt an den zentralen Schaltmolekülen, den Phosphokinasen, angreifen, können diese Signalwege selektiv abgeschaltet werden. Dies ist insbesondere bei denjenigen Tumoren von Interesse, deren Signalwege durch aktivierende Mutationen der für die Schaltmoleküle kodierenden Gene konstitutiv aktiviert sind. Aktuell ist diese therapeutische Strategie insbesondere für Patienten bedeutsam, deren Melanome eine Mutation im BRAF-Gen aufweisen. Diese Patienten können durch eine Kombinationstherapie aus Inhibitoren der Phosphokinasen BRAF und MEK langfristig mit sehr guter Krankheitskontrolle behandelt werden. Unter dieser Kombinationstherapie wird aktuell ein progressionsfreies Überleben von über zehn Monaten und ein Gesamtüberleben von mehr als zwei Jahren bei guter Lebensqualität erzielt. Da unter längerfristiger Therapie mit Kinaseinhibitoren jedoch bei einem Großteil der Patienten eine Resistenzbildung auftritt, sind aktuelle klinische Therapiestudien auf die Suche nach geeigneten Kombinationspartnern unter Blockierung anderer Signalwege oder unter Aktivierung der T-Zell-vermittelten Immunantwort ausgerichtet. Der vorliegende Übersichtsartikel stellt sowohl die aktuell verfügbaren als auch die in der klinischen Testung befindlichen zukünftigen Optionen der zielgerichteten Therapie des Melanoms dar. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Data-Driven Residential Load Modeling and Validation in GridLAB-D

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Gotseff, Peter; Lundstrom, Blake

Accurately characterizing the impacts of high penetrations of distributed energy resources (DER) on the electric distribution system has driven modeling methods from traditional static snap shots, often representing a critical point in time (e.g., summer peak load), to quasi-static time series (QSTS) simulations capturing all the effects of variable DER, associated controls and hence, impacts on the distribution system over a given time period. Unfortunately, the high time resolution DER source and load data required for model inputs is often scarce or non-existent. This paper presents work performed within the GridLAB-D model environment to synthesize, calibrate, and validate 1-second residentialmore » load models based on measured transformer loads and physics-based models suitable for QSTS electric distribution system modeling. The modeling and validation approach taken was to create a typical GridLAB-D model home that, when replicated to represent multiple diverse houses on a single transformer, creates a statistically similar load to a measured load for a given weather input. The model homes are constructed to represent the range of actual homes on an instrumented transformer: square footage, thermal integrity, heating and cooling system definition as well as realistic occupancy schedules. House model calibration and validation was performed using the distribution transformer load data and corresponding weather. The modeled loads were found to be similar to the measured loads for four evaluation metrics: 1) daily average energy, 2) daily average and standard deviation of power, 3) power spectral density, and 4) load shape.« less

Utilizing van der Waals Slippery Interfaces to Enhance the Electrochemical Stability of Silicon Film Anodes in Lithium-Ion Batteries.

PubMed

Basu, Swastik; Suresh, Shravan; Ghatak, Kamalika; Bartolucci, Stephen F; Gupta, Tushar; Hundekar, Prateek; Kumar, Rajesh; Lu, Toh-Ming; Datta, Dibakar; Shi, Yunfeng; Koratkar, Nikhil

2018-04-25

High specific capacity anode materials such as silicon (Si) are increasingly being explored for next-generation, high performance lithium (Li)-ion batteries. In this context, Si films are advantageous compared to Si nanoparticle based anodes since in films the free volume between nanoparticles is eliminated, resulting in very high volumetric energy density. However, Si undergoes volume expansion (contraction) under lithiation (delithiation) of up to 300%. This large volume expansion leads to stress build-up at the interface between the Si film and the current collector, leading to delamination of Si from the surface of the current collector. To prevent this, adhesion promotors (such as chromium interlayers) are often used to strengthen the interface between the Si and the current collector. Here, we show that such approaches are in fact counter-productive and that far better electrochemical stability can be obtained by engineering a van der Waals "slippery" interface between the Si film and the current collector. This can be accomplished by simply coating the current collector surface with graphene sheets. For such an interface, the Si film slips with respect to the current collector under lithiation/delithiation, while retaining electrical contact with the current collector. Molecular dynamics simulations indicate (i) less stress build-up and (ii) less stress "cycling" on a van der Waals slippery substrate as opposed to a fixed interface. Electrochemical testing confirms more stable performance and much higher Coulombic efficiency for Si films deposited on graphene-coated nickel (i.e., slippery interface) as compared to conventional nickel current collectors.

[Cardiodoron® bei Patienten mit Schlafstörungen - Ergebnisse einer prospektiven Beobachtungsstudie].

PubMed

Rother, Claudia; Schnelle, Martin

Hintergrund: Schlafstörungen gehören zu den häufigsten gesundheitlichen Problemen der heutigen Zeit. Stress und die dadurch bedingte innere Anspannung sowie eine unrhythmische Lebensführung z.B. durch Schichtarbeit sind bekannte auslösende Faktoren. Weniger bekannt ist, dass auch funktionelle Herz-Kreislauf-Beschwerden zu Störungen des Schlafs führen können und dass deren Behandlung zu einer Verbesserung der Schlafqualität beiträgt. Ganzheitlich betrachtet geht es daher um die Wiederherstellung einer gesunden Rhythmik, insbesondere des Herz-/Atem- sowie des Schlaf-Wach-Rhythmus, die Cardiodoron®, eine Heilpflanzenkomposition aus Primula veris, Hyoscyamus niger und Onopordum acanthium, unterstützt. Patienten und Methoden: Mittels einer prospektiven, multizentrischen Beobachtungsstudie sollte ermittelt werden, wie sich funktionelle Herz-Kreislauf-Beschwerden und/oder Schlafstörungen unter der Behandlung mit Cardiodoron® (Dilution) über 3-6 Monate entwickeln. Im Zeitraum von September 2009 bis März 2012 dokumentierten 92 Ärzte 501 Patienten, von denen 380 über Schlafstörungen klagten und deren Daten in dieser Publikation näher betrachtet werden. Nach einer Aufnahmeuntersuchung erfolgte nach 90 Tagen eine Abschlussuntersuchung und bei Fortführung der Therapie nach nochmals 90 Tagen eine Follow-up-Untersuchung. Neben 30 ärztlicherseits bewerteten Symptomen beurteilten die Patienten ihr Befinden mittels Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) nach Buysse und der Beschwerden-Liste nach von Zerssen (B-L und B-L'). Ergebnisse: Unter der Cardiodoron®-Therapie gingen bei guter Verträglichkeit sowohl die Ausprägung der Schlafstörungen (um 65% von 2,0 auf 0,7 Punkte) als auch die erfassten 30 Symptome (um 59% von 24,3 auf 9,9 Punkte) deutlich zurück (p < 0,01). Weiterhin reduzierten sich der PSQI und der Gesamtwert der Beschwerden-Liste signifikant (p < 0,0001) um 60% bzw. 56% (von 12,2 auf 4,8 bzw. von 25,6 auf 11,4 Punkte). Schlussfolgerungen: Bei Patienten mit Schlafstörungen (mit oder ohne funktionelle Herz-Kreislauf-Beschwerden) kann die Ausprägung der Beschwerden mit Cardiodoron® deutlich gesenkt werden. Cardiodoron® ist gut verträglich. © 2016 S. Karger GmbH, Freiburg.

Indoor factors associated with concentrations of house dust mite allergen, Der p 1, in a random sample of houses in Norwich, UK.

PubMed

Luczynska, C; Sterne, J; Bond, J; Azima, H; Burney, P

1998-10-01

Studies of house dust mite allergen concentrations suggest large variations both within and between homes. It is likely that different household characteristics influence allergen levels in different locations within the house. To investigate household characteristics associated with higher concentrations of house dust mite allergen in a random sample of houses. Information on indoor environment was obtained from 158 adults aged 20-44. Dust samples were collected from their living room floor, bedroom floor and mattress. Concentrations of Der p 1, the major allergen from the house dust mite Dermatophagoides pteronyssinus, were measured by monoclonal antibody immunoassay. Associations between mite allergen concentrations and household characteristics were examined using censored-normal regression models. Factors that were related to Der p 1 (P

Is sperm FISH analysis still useful for Robertsonian translocations? Meiotic analysis for 23 patients and review of the literature.

PubMed

Lamotte, Anna; Martinez, Guillaume; Devillard, Françoise; Hograindleur, Jean-Pascal; Satre, Véronique; Coutton, Charles; Harbuz, Radu; Amblard, Florence; Lespinasse, James; Benchaib, Mehdi; Bessonnat, Julien; Brouillet, Sophie; Hennebicq, Sylviane

2018-01-01

Robertsonian translocations (RobT) are common structural chromosome rearrangements where carriers display a majority of chromosomally balanced spermatozoa from alternate segregation mode. According to some monotony observed in the rates of balanced segregation, is sperm FISH analysis obsolete for RobT carriers? Retrospective cohort research study on 23 patients analyzed in our center from 2003 to 2017 and compared to the data of 187 patients in literature from 1983 to 2017.Robertsonian translocation carriers were divided in six groups according to the chromosomes involved in the translocation: 9 patients from our center and 107 from literature carrying 45,XY,der(13;14) karyotype, 3 and 35 patients respectively with 45,XY,der(14;21), 5 and 11 patients respectively with 45,XY,der(13;15), 4 and 7 patients respectively with 45,XY,der(14;15), 1 and 4 patients respectively with 45,XY,der(13;22),and 1 and 10 patients respectively with 45,XY,der(14;22). Alternate segregation mode is predominant in our group of Robertsonian translocation carriers with 73.45% ±8.05 of balanced spermatozoa (min 50.92%; max 89.99%). These results are compliant with the data from literature for all translocations types ( p  > 0.05) and are consistent among the different types of Robertsonian translocations ( p  > 0.05) except for der(13;15) that exhibit lower balanced spermatozoa rates ( p  < 0.05 versus der(13;14), der(14;21), (13;21) and der(15;22)). Normozoospermic patients also display a significantly ( p  < 0.01) higher rate of balanced sperm cells than patients with abnormal seminograms whatever the defect implied. According to the discrepancies observed between der(13;15) and all the other Rob T carriers, the differences observed among patients presenting normal and abnormal sperm parameters and the input in genetical counselling, sperm FISH does not seem obsolete for these patients. Moreover, it seems important to collect more data for rare RobT.

FORS am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte

NASA Astrophysics Data System (ADS)

1998-09-01

Erstes wissenschaftliches Beobachtungsinstrument liefert eindrucksvolle Bilder Entsprechend dem straffen Zeitplan wird das ESO Very Large Teleskop Projekt (VLT-Projekt) auf dem Cerro Paranal in Nord-Chile verwirklicht: die volle Betriebsbereitschaft des ersten der vier 8,2m-Einzelteleskope wird Anfang des nächsten Jahres erreicht sein. Am 15. September 1998 wurde ein weiterer wichtiger Meilenstein erfolgreich, rechtzeitig und innerhalb des Kostenplans erreicht. Nur wenige Tage nach seiner Montage am ersten 8,2m-Einzelteleskop des VLT (UT1) konnte FORS1 ( FO cal R educer and S pectrograph) als erstes einer Gruppe leistungsfähiger und komplexer wissenschaftlicher Instrumente seine Beobachtungstätigkeit beginnen. Von Anfang an konnte es eine Reihe exzellenter astronomischer Bilder aufnehmen. Dieses bedeutende Ereignis eröffnet eine Fülle neuer Möglichkeiten für die europäische Astronomie. FORS - ein Höhepunkt an Komplexität FORS1 und das zukünftige Zwillingsinstrument (FORS2) sind das Ergebnis einer der eingehendsten und fortschrittlichsten technologischen Studien, die je für ein Instrument der bodengebundenen Astronomie durchgeführt wurden. Dieses einzigartige Instrument ist nun im Cassegrain-Fokus installiert und verschwindet beinahe, trotz seiner Dimensionen von 3 x 1.5m (Gewicht 2.3t), unterhalb des riesigen 53 m 2 großen Zerodurspiegels. Um die große Spiegelfläche und die hervorragende Bildqualität von UT1 optimal auszunützen, wurde FORS speziell so konstruiert, daß es die lichtschwächsten und entferntesten Objekte im Weltall untersuchen kann. Bald wird dieses komplexe VLT-Instrument den europäischen Astronomen erlauben, die derzeitigen Beobachtungshorizonte entscheidend zu erweitern. Die beiden FORS-Instrumente sind Vielzweck-Beobachtungsinstrumente, die in mehreren unterschiedlichen Beobachtungsarten eingesetzt werden können. Beispielsweise können Bilder mit zwei verschiedenen Abbildungsmaßstäben (Vergrößerungen) sowie Spektren mit unterschiedlicher spektraler Auflösung von einzelnen oder mehreren Objekten aufgenommen werden. Dabei erlaubt der schnelle Wechsel zwischen den unterschiedlichen Beobachtungsarten z.B. zunächst die Aufnahme und direkt anschließend die Spektroskopie weit entfernter Galaxien. Damit kann dann u.a. die stellare Zusammensetzung und die Entfernung bestimmt werden. Als eines der leistungsfähigsten astronomischen Instrumente seiner Art wird FORS1 ein wahres Arbeitspferd für die Untersuchung des fernen Universums darstellen. Der Bau von FORS Das FORS-Projekt wird unter ESO-Kontrakt von einem Konsortium dreier deutscher astronomischer Institute durchgeführt, der Landessternwarte Heidelberg und den Universitäts-Sternwarten von Göttingen and München. Bis zur Beendigung des Projekts werden die beteiligten Institute Arbeit im Umfang von ca. 180 Mann-Jahren eingebracht haben. Bei der Landessternwarte Heidelberg lag die Leitung des Projekts. Hier wurde außerdem das gesamte optische System konstruiert, die Beschaffung der Komponenten der abbildenden Optik und der Zusatzoptiken für Spektroskopie und Polarimetrie durchgeführt und die spezielle Computersoftware geschrieben, mit der die von FORS gelieferten Daten verarbeitet und ausgewertet werden. Darüber hinaus wurde in der Werkstatt der Sternwarte ein Teleskopsimulator gebaut, mit dem alle wesentlichen Funktionen von FORS in Europa getestet werden konnten, bevor das Instrument zum Paranal (Chile) transportiert wurde. An der Universitäts-Sternwarte Göttingen wurden Konstruktion, Herstellung und Zusammenbau der gesamten Mechanik von FORS durchgeführt. Der größte Teil der Präzisionsteile, insbesondere der Multispalteinheit, wurde in der feinmechanischen Werkstatt der Sternwarte hergestellt. Die Beschaffung der großen Instrumentengehäuse und Flansche, die Computeranalysen für mechanische und thermische Stabilität des empfindlichen Spektrographen und die Herstellung der speziellen Werkzeuge für Handhabung, Wartung und Justierung lag ebenso in der Verantwortung dieser Sternwarte wie die Tests der zahlreichen opto- und elektromechanischen Funktionen. Die Universitäts-Sternwarte München war verantwortlich für das Projektmanagement, Integration und Test des gesamten Instruments im Labor, für Planung und Einbau aller Elektronik und Elektromechanik, sowie für Entwicklung und Test der gesamten Software, die FORS in allen Teilen vollständig per Computer steuert (z.B. Filter- und Grismräder, Verschlüsse, Spalteinheit für die Vielspaltspektroskopie, Masken, alle optischen Komponenten, Elektromotoren, Encoder usw.). Zusätzlich wurde Computersoftware geschrieben, mit der die komplexen astronomischen Beobachtungen mit FORS vorbereitet werden und das Verhalten des Instruments durch eine ständige Kontrolle der gesammelten wissenschaftlichen Daten überwacht wird. Als Gegenleistung für den Bau von FORS erhalten die Astronomen der drei beteiligten Institute des FORS-Konsortiums eine gewisse Anzahl von Nächten an "garantierter Beobachtungszeit" am VLT. In dieser Beobachtungszeit werden verschiedene Forschungsprojekte durchgeführt, deren Themen unter anderem von kleinen Körpern im äußeren Sonnensystem über Untersuchungen von Sternen im Endstadium und den von ihnen abgestoßenen Gaswolken bis zur Erforschung ferner Galaxien und Quasare reichen, die Aufschluß über die frühen Zeiten unseres Universums geben. Erste Tests von FORS1 am VLT-UT1: ein großartiger Erfolg Nach sorgfältiger Vorbereitung hat das FORS-Konsortium nun mit der Inbetriebnahme ("Commissioning") des Instruments begonnen. Dazu gehören ein eingehender Nachweis der spezifizierten Leistungsfähigkeit am Teleskop, die Überprüfung der korrekten Funktionsweise unter Softwaresteuerung vom Kontrollraum auf Paranal, und am Ende dieses Prozesses eine Demonstration, daß das Instrument seinen angestrebten wissenschaftlichen Zweck erfüllt. Während der Durchführung dieser Tests gelangen dem Commissioning-Team auf Paranal eine Reihe von Aufnahmen verschiedener astronomischer Objekte, von denen einige hier wiedergegeben sind. Sie wurden alle mit FORS in der Standardauflösung gewonnen (Bildfeldgröße 6.8 x 6.8 Bogenminuten, Pixelgröße 0.20 Bogensekunden) und zeigen einige der eindrucksvollen Möglichkeiten, die das neue Instrument bietet. Spiralgalaxie NGC 1288 ESO PR Photo 37a/98 ESO PR Photo 37a/98 [Preview - JPEG: 800 x 908 pix - 224k] [High-Res - JPEG: 3000 x 3406 pix - 1.5Mb] Farbaufnahme der Spiralgalaxie NGC 1288, aufgenommen in der ersten Beobachtungsnacht von FORS ("Nacht des ersten Lichts"). Das erste Photo zeigt eine Dreifarbenaufnahme der schönen Spiralgalaxie NGC 1288 im südlichen Sternbild Fornax. PR Photo 37a/98 umfaßt das gesamte Feld, das mit der 2048 x 2048 Pixel großen CCD-Kamera abgebildet wurde. Es wurde aus drei CCD-Aufnahmen zusammengesetzt, die bei gutem Seeing in verschiedenen Farben in der "Nacht des ersten Lichts" (15. September 1998) aufgenommen wurden. Diese Galaxie mit einem Durchmesser von rund 200000 Lichtjahren ist etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt, ihre Fluchtgeschwindigkeit beträgt 4500 km/sec. Technische Informationen : Photo 37a/98 ist ein Komposit von drei Aufnahmen in den drei Filtern B (420nm, 6 Minuten belichtet), V (530nm, 3 Minuten) und I (800nm, 3 Minuten) während einer Periode mit 0.7 Bogensekunden Seeing. Das gezeigte Feld ist 6.8 x 6.8 Bogenminuten groß. Norden ist links, Osten unten. Entfernter Galaxienhaufen ESO PR Photo 37b/98 ESO PR Photo 37b/98 [Preview - JPEG: 657 x 800 pix - 248k] [High-Res - JPEG: 2465 x 3000 pix - 1.9Mb] Ein ungewöhnlicher Galaxienhaufen in der Umgebung des Quasars PB5763 . ESO PR Photo 37c/98 ESO PR Photo 37c/98 [Preview - JPEG: 670 x 800 pix - 272k] [High-Res - JPEG: 2512 x 3000 pix - 1.9Mb] Vergrößerung von PR Photo 37b/98; sie zeigt mehr Einzelheiten des ungewöhnlichen Galaxienhaufens. Die nächsten Photos wurden von einer 5-minütigen Aufnahme im Nahen Infrarot reproduziert, die ebenfalls in der "Nacht des ersten Lichts" von FORS1 (15. September 1998) gewonnen wurde. PR Photo 37b/98 zeigt einen Himmelsausschnitt in der Nähe des Quasars PB5763, in dem auch ein ungewöhnlicher, sehr weit entfernter Haufen von Galaxien zu sehen ist. Er besteht aus einer großen Zahl lichtschwacher Galaxien, die bisher noch nicht eingehend untersucht wurden. Dieser Haufen ist ein gutes Beispiel für die Art von Objekten, auf die viel Beobachtungszeit mit FORS verwendet werden wird, sobald der reguläre Beobachtungsbetrieb begonnen hat. Eine Vergrößerung des gleichen Feldes ist in PR Photo 37c/98 wiedergegeben. Sie zeigt die einzelnen Mitglieder dieses Galaxienhaufens im Detail. Man beachte besonders die interessante spindelförmige Galaxie, die anscheinend einen äquatorialen Ring aufweist. Neben einer schönen Spiralgalaxie sind auch noch viele weitere lichtschwache Galaxien zu erkennen. Sie sind entweder Zwerggalaxien und Mitglieder des Haufens oder befinden sich sehr viel weiter entfernt im Hintergrund des Haufens. Technische Informationen : PR Photos 37b/98 (als Negativ reproduziert) und 37c/98 (Positiv) stammen von einer Aufnahme, die bei 0.8 Bogensekunden Seeing durch ein I-Filter (nahes Infrarot, 800nm) gewonnen wurde. Die Belichtungszeit betrug 5 Minuten, und es wurde eine Flatfield-Korrektur durchgeführt. Das gezeigte Feld ist 6.8 x 6.8 Bogenminuten bzw. 2.5 x 2.3 Bogenminuten groß. Norden ist links oben, Osten links unten. Spiralgalaxie NGC 1232 ESO PR Photo 37d/98 ESO PR Photo 37d/98 [Preview - JPEG: 800 x 912 pix - 760k] [High-Res - JPEG: 3000 x 3420 pix - 5.7Mb] Ein Farbbild der Spiralgalaxie NGC 1232, aufgenommen am 21. September 1998. ESO PR Photo 37e/98 ESO PR Photo 37e/98 [Preview - JPEG: 800 x 961 pix - 480k] [High-Res - JPEG: 3000 x 3602 pix - 3.5Mb] Vergrößerung des Zentrums von PR Photo 37d/98. Dieses spektakuläre Bild der großen Spiralgalaxie NGC 1232 (Photo 37d/98) wurde am 21. September 1998 unter guten Beobachtungsbedingungen erhalten. Es wurde aus drei Einzelaufnahmen im ultravioletten, blauen und roten Licht zusammengesetzt. Die Farben der verschiedenen Regionen sind deutlich sichtbar: Das Zentralgebiet enthält ältere, rötlich leuchtende Sterne (Photo 37e/98), während die Spiralarme von jungen, bläulichen Sternen und roten Sternentstehungsgebieten bevölkert sind. Man beachte die gestörte Begleitgalaxie am linken Rand (Photo 37d/98), die wie der griechische Buchstabe "Theta" aussieht. NGC 1232 liegt 20 Grad südlich des Himmelsäquators im Sternbild Eridanus. Obwohl die Entfernung dieser Galaxie ungefähr 100 Millionen Lichtjahre beträgt, kann man auf Grund der exzellenten Bildqualität einen unglaublichen Reichtum an Details erkennen. Bei dieser Entfernung entspricht die Kantenlänge des Bildfeldes etwa 200000 Lichtjahren oder etwa der doppelten Größe unserer Milchstraße. Technische Informationen : Photos 37d/98 und 37e/98 sind ein Komposit von drei Aufnahmen in den drei Filtern U (360nm, 10 Minuten belichtet), B (420nm, 6 Minuten) und R (600nm, 2 Minuten 30 Sekunden) während einer Periode mit 0.7 Bogensekunden Seeing. Das gezeigte Feld ist 6.8 x 6.8 Bogenminuten bzw. 1.6 x 1.8 Bogenminuten groß. Norden ist oben, Osten links. Note: [1] Diese Pressemitteilung wird gemeinsam (auf Englisch und Deutsch) von der Europäischen Südsternwarte, der Landessternwarte Heidelberg und den Universitäts-Sternwarten Göttingen und München herausgegeben. An English Version of this Press Release is also available. Zugang zu ESO Presseinformationen ESO Presseinformationen werden im World Wide Web zur Verfügung gestellt (URL: http://www.eso.org/outreach/press-rel/). ESO Pressephotos dürfen veröffentlicht werden, wenn die Europäische Südsternwarte als Urheber genannt wird.

Effekt einer ad libitum verzehrten fettreduzierten Kost, reich an Obst, Gemüse und Milchprodukten auf den Blutdruck bei Borderline-Hypertonikern

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Möseneder, Jutta M.

2002-01-01

In der randomisierten, multizentrischen DASH-Studie (Dietary Approaches to Stop Hy-pertension), die unter kontrollierten Bedingungen stattfand, führte eine fettreduzierte Mischkost, reich an Obst, Gemüse und Milchprodukten, bei Borderline-Hypertonikern zu einer signifikanten Blutdrucksenkung. Während der Studienphase wurden Körpermasse, Natrium-Aufnahme sowie Alkoholzufuhr aufgrund der bekannten Einflussnahme auf den Blutdruck konstant gehalten. In der eigenen Pilot-Studie sollte untersucht werden, ob das Ergebnis der DASH-Studie (i) mit deutschen Hypertonikern und (ii) unter habituellen Ernährungs- und Lebensbedingungen mit regelmäßig durchgeführter Ernährungsberatung und ad libitum Verzehr anstelle des streng kontrollierten Studienansatzes bestätigt werden kann. Eine Konstanz der Körpermasse, der Natrium-Urinausscheidung (unter diesem Studienansatz valider als die Aufnahme) und des Alkoholkonsums wurde vorausgesetzt. Die Studienpopulation setzte sich aus 53 übergewichtigen Probanden mit einer nicht medikamentös therapierten Borderline-Hypertonie und ohne Stoffwechselerkrankungen zusammen. Die Studienteilnehmer wurden randomisiert entweder der Idealgruppe mit einer fettarmen Kost reich an Milchprodukten, Obst und Gemüse (ähnlich der DASH-Idealgruppe) oder der Kontrollgruppe mit habitueller Ernährungsweise zugeteilt. Über einen Zeitraum von fünf Wochen wurde den Probanden etwa 50% ihres täglichen Lebensmittelbedarfes entsprechend ihrer Gruppenzugehörigkeit kostenfrei zur Verfügung gestellt. Gelegenheitsblutdruckmessungen und 24h-Blutdruckmessungen, Ernährungs- und Aktivitätsprotokolle, Blut- und Urinproben sowie anthropometrische Messungen wurden vor, während und fünf Wochen nach der Interventionsphase durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass in der Idealgruppe keine signifikante Blutdrucksenkung beobachtet werden konnte. Dies lässt sich durch die Tatsache erklären, dass die Lebens-mittel- und Nährstoffaufnahme der deutschen Kontrollgruppe eher der amerikanischen Idealgruppe entsprach. In der Pilot-Studie waren die Unterschiede in der Nährstoffzufuhr zwischen den beiden Gruppen viel geringer als in der DASH-Studie; für eine blutdrucksenkende Ernährungsumstellung bestand somit nur ein geringer Spielraum. Eine weitere Erklärung besteht in der unterschiedlichen Zusammensetzung der Studienpopulation. Bei DASH wurden vorwiegend farbige Probanden (40% höhere Hypertonieprävalenz) untersucht. Die Studienergebnisse lassen also den Schluss zu, dass Ernährungs- und Lebensstilgewohnheiten sowie der genetische Hintergrund der entsprechenden Bevölkerungsgruppe bei der Formulierung von nährstoff- oder lebensmittelbezogenen Empfehlungen zur Senkung des Bluthochdruckes Berücksichtigung finden müssen. The Dietary Approaches to Stop Hypertension trial (DASH), a randomized well-controlled feeding study conducted at 4 medical centers, demonstrated that a low-fat diet, rich in fruits, vegetables and dairy products is able to lower blood pressure of borderline-hypertensive people significantly. Body weight, sodium intake and alcohol consumption were kept constant during the whole study period, due to the known influence on hypertension. Aim of our study project was to investigate whether the results of the DASH study can be confirmed by (i) using a German hypertensive population and (ii) replacing the well-controlled feeding design by allowing ad libitum intake according to dietary ad-vice. The participants were asked to keep their body weight, sodium urine excretion (un-der this study design more valid than sodium intake) and their alcohol consumption con-stant. Our pilot study population consisted of 53 mainly overweight participants with borderline hypertension and without medication or any metabolic disorders. They were randomly assigned to either an ideal diet low in fat and rich in dairy products, fruits and vegetables (similar to the DASH I-group) or a habitual diet as control (C-group). During five weeks the subjects were provided 50 % of their daily intake for free according to their dietary pattern. Single and 24h-blood pressure measurements, dietary weighed and physical activity records, blood and urine samples and anthropometric measurements were collected before, during and five weeks after the intervention period. The study results indicated that no significantly reduction of blood pressure could be observed for both methods in the I-group of our trial. This is due to the fact that the baseline intake of foods and nutrients of the German subjects was nearly corresponding to the intake targeted for the DASH I-group. Therefore, it was impossible to increase the intake of these nutrients in our I-group by the same percentage as in the DASH study. Another explanation may be the different consistency of the study population. About 60% of the DASH study population were African Americans with a known higher prevalence of hy-pertension (about 40%) than Caucasians. The conclusion is that even convincing results of a controlled trial cannot be simply transferred into dietary advice for the general public. For addressing food-based dietary guidelines to reduce the risk of hypertension it is necessary to consider the genetic background as well as the dietary and the lifestyle situation of the target population carefully.

Windkraftanlagen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Surek, Dominik

Windturbinenanlagen nutzen die kinetische Energie des Windes bei Geschwindigkeiten von c=4 m/s bis 25 m/s in Nabenhöhe des Windrades zur Stromerzeugung. Die oben genannten Windgeschwindigkeiten liegen im Grenzschichtbereich der ebenen Strömung (Abb. 67.1), die bei Höhen von h=100 m bis 1000 m liegen und in Großstädten mit Skylines bis 2000 m. Die größten Windturbinentürme erreichen gegenwärtig Nabenhöhen von h=160 m und Windraddurchmesser von d=130 m, d. h. mit Flügellängen von L=65 m. Die Windturbinen werden vorrangig mit 3 Schaufeln ausgeführt. Windturbinen mit einer und zwei Schaufeln waren Versuchsgeräte. Die Drehzahl von Windturbinen für Leistungen von P_{T}=2 MW betragen n=12 bis 20 min{}^{-1}. Das Windrad entzieht dem Wind mit der Anströmgeschwindigkeit c 1 nach Betz die Geschwindigkeitsdifferenz c2=(2/3) c1. Der Rest der Windgeschwindigkeit wird für die Abströmung des Windes im Leebereich c3=c1/3 benötigt. Durch den Entzug der Geschwindigkeit im Laufrad bläht sich der Abströmdurchmesser auf d3> d1 auf, der bei der Installation von Windturbinen zu beachten ist (Abb. 67.2) [Gasch und Twele(2013)]. Um die Windturbinen bei starkem Wind von c {}1> 25 m/s zu schützen, werden die Laufschaufeln durch Pitch- oder Stall-Anlagen aus dem Wind gedreht, so dass die Strömung an den Schaufeln abreißt und das Windrad in die Ruhestellung gelangt. Bei der Windgeschwindigkeit c1=25 m/s bis 34 m/s wird der Windrotor abgeschaltet. Die zulässige Maximalgeschwindigkeit liegt aus Festigkeitsgründen etwa bei . Die aktive Blattverdrehung (Pitchregelung) stellt eine Blattwinkelregelung dar, wobei die Profilnase in die Anströmung gedreht wird. Sie benötigen für die Drehzahlreduzierung keine mechanische Bremse.

Bioindikation im Grundwasser funktioniert - Erwiderung zum Kommentar von T. Scheytt zum Beitrag "Grundwasserfauna als Indikator für komplexe hydrogeologische Verhältnisse am westlichen Kaiserstuhl" von Gutjahr, S., Bork, J. & Hahn, H.J. in Grundwasser 18 (3), 173-184 (2013)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Hahn, Hans Jürgen; Gutjahr, Simon

2014-09-01

In seinem Kommentar schließt Traugott Scheytt die faunistische Bioindikation über die Nutzung von Grundwassermessstellen aus methodischen Gründen aus. Er postuliert auch, dass die faunistische Indikation hydrogeologischer Zusammenhänge wegen der eingeschränkten Ausbreitungsfähigkeit der Tiere in Porengrundwasserleitern nicht möglich sei und stellt grundsätzlich die Befunde unserer Untersuchungen am Kaiserstuhl in Frage. Dabei überträgt Herr Scheytt seine Erfahrungen aus der unbelebten Hydrogeologie direkt auf den Lebensraum Grundwasser. Seine Argumentation berücksichtigt dabei weder die Prinzipien der Ökologie noch den aktuellen Stand der grundwasserökologischen Forschung. Wir gehen davon aus, dass für die Untersuchungen am Kaiserstuhl sowohl unsere Arbeitshypothese wie auch die angewandten Methoden und die Interpretation der Ergebnisse der Fragestellung angemessen sind und internationalem, wissenschaftlichem Standard entsprechen. Aus den oben benannten Gründen bleiben wir dabei: Biondikation im Grundwasser funktioniert und sie bietet hervorragende Möglichkeiten, gerade auch für die Hydrogeologie.

Untersuchung der Störwirkung von LTE auf SRD Anwendungen bei 868 MHz

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Welpot, M.; Wunderlich, S.; Gaspard, I.

2014-11-01

Moderne Hausautomatisierungssysteme, Alarmanlagen oder auch Funk-Zugangssysteme in Haus und Automobil setzen auf frei nutzbare Frequenzen in ISM/SRD-Bändern. Die rasante Zunahme an privaten und kommerziell genutzten Applikationen im SRD-Band bei 868 MHz und der Ausbau der LTE-Mobilfunknetze im Frequenzbereich unterhalb von 1 GHz ("Digital Dividend") wirft zunehmend die Frage nach der Funkverträglichkeit dieser Systeme untereinander auf. Während die SRD-Funkmodule auf eine geringe Sendeleistung von ~ +14 dBm beschränkt sind (Ralf and Thomas, 2009), beträgt die maximale LTE-Sendeleistung im Uplink nach (ETSI-Norm, 2011) +23 dBm. Zusammen mit der Einführung von LTE im Frequenzbereich unterhalb 1 GHz als DSL-Ersatz vor allem in ländlichen Gebieten, ergibt sich damit als mögliches Störszenario, dass durch die Aussendung des LTE-Endgerätes im Bereich von ca. 850 MHz die SRD-Funkverbindungen bei 868 MHz insbesondere dann gestört werden, wenn die Antennen beider Funksysteme räumlich nahe zueinander angeordnet sind und folglich nur eine geringe zusätzliche Entkopplung der Systeme bieten. In der vorliegenden Arbeit wird das LTE-Störpotential auf SRD-Empfänger praxisnah untersucht.

Tissue Engineering in der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bücheler, Markus; Bootz, Friedrich

Tissue Engineering ist eine Schlüsseltechnologie für den Gewebeersatz der Zukunft. Am Beispiel der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie werden klinisch etablierte Gewebeersatzmethoden und aktuelle Entwicklungen des Tissue Engineering gegenübergestellt. Die Besonderheiten der zu ersetzenden Gewebe im Kopf- und Halsbereich erfordert vielfältige Ersatzverfahren. Im klinischen Alltag werden heute vor allem autogene Transplantate und Implantate für den Gewebeersatz verwendet [1]. In vitro hergestellte Gewebe werden abgesehen von Einzelanwendungen zur Zeit noch nicht am Patienten eingesetzt.

Himmelsfotografie MIT Schmidt-Teleskopen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Marx, Siegfried; Pfau, Werner

Auf dem Höhepunkt der Verbreitung und astronomischen Anwendung von Schmidt-Teleskopen legen S. Marx und W. Pfau einen reich illustrierten Bildband zu diesem Fernrohrtyp vor. Der thematische Bogen reicht von der Teleskoptechnik und ihrer Geschichte über das Leben von Berhard Schmidt bis zu den schönsten, hier in hervorragender Qualität wiedergegebenen Himmelsaufnahmen und ihrer wissenschaftlichen Interpretation. Praktische Hinweise zu eigener fotografischer Tätigkeit und ein Glossar machen das Buch nützlich für jeden Liebhaber der Himmelskunde.

Einführung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wellenreuther, Günter; Zastrow, Dieter

Reale Aufgaben der Automatisierungstechnik sind im Allgemeinen sehr komplex. Als umfassender Ausdruck für Steuerungs-, Regelungs- und Visualisierungs-Vorgänge hat sich der Begriff der Automatisierung durchgesetzt. Er beinhaltet, dass Automatisierungsgeräte selbsttätig Programme befolgen und dabei Entscheidungen auf Grund vorgegebener Führungsgrößen und rückgeführter Prozessgrößen aus der Anlage sowie erforderlicher Daten aus internen Speichern des Systems treffen, um daraus notwendige Ausgangsgrößen für den Betriebsprozess zu bilden.

Anbindung des SISIS-SunRise-Bibliothekssystems an das zentrale Identitätsmanagement

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ebner, Ralf; Pretz, Edwin

Wir berichten über Konzepte und Implementierungen zur Datenprovisionierung aus den Personenverwaltungssystemen der Technischen Universität München (TUM) über das zentrale Metadirectory am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) in das SISIS-SunRise-Bibliothekssystem der Universitätsbibliothek der TUM (TUB). Es werden drei Implementierungsvarianten diskutiert, angefangen von der Generierung und Übertragung einfacher CSV-Dateien über ein OpenLDAP-basiertes Konzept als Backend für die SISIS-Datenbank bis zur endgültigen Implementierung mit dem OCLC IDM Connector.

Die Grundlagen der Fernsehtechnik: Systemtheorie und Technik der Bildübertragung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Mahler, Gerhard

Umfassende Einführung in die Grundlagen der Bewegtbild-Übertragung von den Anfängen bis zum heutigen Stand des digitalen Fernsehens mit einer aus der Praxis entstandenen systemtheoretischen Analyse. Die kompakte und anschaulich bebilderte Darstellung mit elementaren mathematischen Beschreibungen macht es dem Leser leicht, sich in die Bildübertragungstechnik einzuarbeiten. Thematische Einheiten erweitern den Wissensstoff - u.a. zu den Themen visuelle Wahrnehmung, mehrdimensionale Signaldarstellung, Farbmetrik, Digitalisierung, Elektronenoptik - und zeigen deren Anwendung auf die elektronische Bildübertragung.

Molecular dynamic simulations on TKX-50/RDX cocrystal.

PubMed

Xiong, Shuling; Chen, Shusen; Jin, Shaohua

2017-06-01

Dihydroxylammonium 5,5'-bistetrazole-1,1'-diolate (TKX-50) is a newly synthesized energetic material with excellent comprehensive properties. Cyclotrimethylenetrinitramine (RDX) is currently one of the most widely used energetic materials in the world. TKX-50 and RDX supercell models and TKX-50/RDX cocrystal model were constructed based on their crystal cell parameters and the formation mechanism of cocrystal, respectively, then they were simulated by molecular dynamics (MD) simulations. The maximum trigger bond (NNO 2 ) length(L max ), binding energy (E bind ), radial distribution function (RDF), cohesive energy density(CED) and mechanical properties were simulated at different temperatures based on the simulated equilibrium structures of the models. The simulated results indicate that hydrogen bond and van der Waals force interactions exist in the cocrystal system and the hydrogen bonds are mainly derived from the hydrogen atom of TKX-50 with the oxygen or nitrogen atom of RDX. Moreover, TKX-50/RDX cocrystal structure significantly reduces the sensitivity and improves the thermodynamic stability of RDX, and it also shows better mechanical properties than pure TKX-50 and RDX, indicating that it will vastly expand the application scope of the single compound explosives. Copyright © 2017 Elsevier Inc. All rights reserved.

Ion Move Brownian Dynamics (IMBD)--simulations of ion transport.

PubMed

Kurczynska, Monika; Kotulska, Malgorzata

2014-01-01

Comparison of the computed characteristics and physiological measurement of ion transport through transmembrane proteins could be a useful method to assess the quality of protein structures. Simulations of ion transport should be detailed but also timeefficient. The most accurate method could be Molecular Dynamics (MD), which is very time-consuming, hence is not used for this purpose. The model which includes ion-ion interactions and reduces the simulation time by excluding water, protein and lipid molecules is Brownian Dynamics (BD). In this paper a new computer program for BD simulation of the ion transport is presented. We evaluate two methods for calculating the pore accessibility (round and irregular shape) and two representations of ion sizes (van der Waals diameter and one voxel). Ion Move Brownian Dynamics (IMBD) was tested with two nanopores: alpha-hemolysin and potassium channel KcsA. In both cases during the simulation an ion passed through the pore in less than 32 ns. Although two types of ions were in solution (potassium and chloride), only ions which agreed with the selectivity properties of the channels passed through the pores. IMBD is a new tool for the ion transport modelling, which can be used in the simulations of wide and narrow pores.

Karl Schwarzschild and the professionalization of astrophysics. (German Title: Karl Schwarzschild und die Professionalisierung der Astrophysik)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schmidt-Kaler, Theodor

Professionalization is characteristic for physics and astronomy since 1830, and forms the basis for their rapid evolution in the 20th century. Karl Schwarzschild's contributions to professionalization of astronomy are presented: the introduction of course lectures in a repeating cycle, a permanent astrophysical laboratory, a tight connection between teaching and research, simulations and suggestions for astronomy at high schools and for the training of high school teachers, an interest in international organisation, and the initiative and planning of a southern observatory.

Construction of a Der p2-transgenic plant for the alleviation of airway inflammation

PubMed Central

Lee, CC; Ho, H; Lee, KT; Jeng, ST; Chiang, BL

2011-01-01

In clinical therapy, the amount of antigen administered to achieve oral tolerance for allergic diseases is large, and the cost is a major consideration. In this study, we used tobacco plants to develop a large-scale protein production system for allergen-specific immunotherapy, and we investigated the mechanisms of oral tolerance induced by a transgenic plant-derived antigen. We used plants (tobacco leaves) transgenic for the Dermatophagoides pteronyssinus 2 (Der p2) antigen to produce Der p2. Mice received total protein extract from Der p2 orally once per day over 6 days (days 0–2 and days 6–8). Mice were also sensitized and challenged with yeast-derived recombinant Der p2 (rDer p2), after which the mice were examined for airway hyper-responsiveness and airway inflammation. After sensitization and challenge with rDer p2, mice that were fed with total protein extracted from transgenic plants showed decreases in serum Der p2-specific IgE and IgG1 titers, decreased IL-5 and eotaxin levels in bronchial alveolar lavage fluid, and eosinophil infiltration in the airway. In addition, hyper-responsiveness was also decreased in mice that were fed with total protein extracted from transgenic plants, and CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T cells were significantly increased in mediastinal and mesenteric lymph nodes. Furthermore, splenocytes isolated from transgenic plant protein-fed mice exhibited decreased proliferation and increased IL-10 secretion after stimulation with rDer p2. The data here suggest that allergen-expressing transgenic plants could be used for therapeutic purposes for allergic diseases. PMID:21602845

Direct regulatory immune activity of lactic acid bacteria on Der p 1-pulsed dendritic cells from allergic patients.

PubMed

Pochard, Pierre; Hammad, Hamida; Ratajczak, Céline; Charbonnier-Hatzfeld, Anne-Sophie; Just, Nicolas; Tonnel, André-Bernard; Pestel, Joël

2005-07-01

Lactic acid bacteria (LAB) are suggested to play a regulatory role in the development of allergic reactions. However, their potential effects on dendritic cells (DCs) directing the immune polarization remain unclear. The immunologic effect of Lactobacillus plantarum NCIMB 8826 (LAB1) on monocyte-derived dendritic cells (MD-DCs) from patients allergic to house dust mite was evaluated. MD-DCs were stimulated for 24 hours with the related allergen Der p 1 in the presence or absence of LAB1. Cell-surface markers were assessed by means of FACS analysis, and the key polarizing cytokines IL-12 and IL-10 were quantified. The subsequent regulatory effect of pulsed MD-DCs on naive or memory T cells was evaluated by determining the T-cell cytokine profile. LAB1 induced the maturation of MD-DCs, even if pulsed with Der p 1. Interestingly, after incubation with LAB1 and Der p 1, MD-DCs produced higher amounts of IL-12 than Der p 1-pulsed DCs. Indeed, the T H 2 cytokine (IL-4 and IL-5) production observed when naive or memory autologous T cells were cocultured with Der p 1-pulsed MD-DCs was highly reduced in the presence of LAB1. Finally, in contrast to naive or memory T cells exposed once to Der p 1-pulsed DCs, T cells stimulated by MD-DCs pulsed with Der p 1 and LAB1 failed to produce T H 2 cytokines in response to a new stimulation with Der p 1-pulsed DCs. Thus in the presence of LAB1, MD-DCs from allergic patients tend to reorientate the T-cell response toward a beneficial T H 1 profile.

Prognostischer Wert der Fläche und Dichte von Lymphgefäßen bei kutanem Plattenepithelkarzinom.

PubMed

Krediet, Jorien Tannette; Kanitakis, Jean; Bob, Adrienne; Schmitter, Julia; Carine Krediet, Annelot; Röwert, Joachim; Stockfleth, Eggert; Painsi, Clemens; Hügel, Rainer; Terhorst, Dorothea; Lange-Asschenfeldt, Bernhard

2016-11-01

Kutane Plattenepithelkarzinome (SCC) sind bekannt für ihre Fähigkeit, über Lymphgefäße zu metastasieren. In neueren Studien wird das Ausmaß der Lymphangiogenese als möglicher prognostischer Faktor bei einigen Hauttumoren genannt. Ziel dieser Studie war die Quantifizierung der Lymphangiogenese bei SCC entweder durch computergestützte Bildanalyse oder mithilfe der Zählmethode nach Chalkley. Gefäßparameter wurden im Hinblick auf ihre Vorhersagekraft für die Bildung von Tumormetastasen beurteilt und verglichen. In dieser Fallkontrollstudie wurden die klinischen und histologischen Daten von jeweils 15 SCC-Patienten mit bzw. ohne Metastasen retrospektiv analysiert. In den SCC-Proben wurde der für das Lymphendothel spezifische Marker D2-40 und der pan-vaskuläre Marker CD31 immunhistochemisch angefärbt und durch computergestützte morphometrische Bildanalyse in Hotspots sowie mithilfe der digitalisierten Zählmethode nach Chalkley analysiert. Die Dichte von Lymphgefäßen, die relative Lymphgefäßfläche und die mit der Chalkley-Methode ermittelte Zahl an Lymphgefäßen (Chalkley-Count) waren bei metastasierten SCC signifikant erhöht. Die Tumordicke war bei metastasierten SCC signifikant höher und besaß die höchste Vorhersagekraft für eine Metastasierung. Die Tumordicke war ein signifikanter Prädiktor für Lymphangiogeneseparameter. Die Lymphangiogenese ist bei metastasierten SCC erhöht, doch ihr Ausmaß wird von der Tumordicke beeinflusst. Die Tumordicke bildet weiterhin den zuverlässigsten prädiktiven Faktor für die Metastasierung. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

The minor house dust mite allergen Der p 13 is a fatty acid-binding protein and an activator of a TLR2-mediated innate immune response.

PubMed

Satitsuksanoa, P; Kennedy, M; Gilis, D; Le Mignon, M; Suratannon, N; Soh, W T; Wongpiyabovorn, J; Chatchatee, P; Vangveravong, M; Rerkpattanapipat, T; Sangasapaviliya, A; Piboonpocanun, S; Nony, E; Ruxrungtham, K; Jacquet, A

2016-10-01

The house dust mite (HDM) allergen Der p 13 could be a lipid-binding protein able to activate key innate signaling pathways in the initiation of the allergic response. We investigated the IgE reactivity of recombinant Der p 13 (rDer p 13), its lipid-binding activities, and its capacity to stimulate airway epithelium cells. Purified rDer p 13 was characterized by mass spectrometry, circular dichroism, fluorescence-based lipid-binding assays, and in silico structural prediction. IgE-binding activity and allergenic potential of Der p 13 were examined by ELISA, basophil degranulation assays, and in vitro airway epithelial cell activation assays. Protein modeling and biophysical analysis indicated that Der p 13 adopts a β-barrel structure with a predominately apolar pocket representing a potential binding site for hydrophobic ligands. Fluorescent lipid-binding assays confirmed that the protein is highly selective for ligands and that it binds a fatty acid with a dissociation constant typical of lipid transporter proteins. The low IgE-binding frequency (7%, n = 224) in Thai HDM-allergic patients as well as the limited propensity to activate basophil degranulation classifies Der p 13 as a minor HDM allergen. Nevertheless, the protein with its presumptively associated lipid(s) triggered the production of IL-8 and GM-CSF in respiratory epithelial cells through a TLR2-, MyD88-, NF-kB-, and MAPK-dependent signaling pathway. Although a minor allergen, Der p 13 may, through its lipid-binding capacity, play a role in the initiation of the HDM-allergic response through TLR2 activation. © 2016 John Wiley & Sons A/S. Published by John Wiley & Sons Ltd.

Distributed Energy Systems Integration and Demand Optimization for Autonomous Operations and Electric Grid Transactions

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Ghatikar, Girish; Mashayekh, Salman; Stadler, Michael

Distributed power systems in the U.S. and globally are evolving to provide reliable and clean energy to consumers. In California, existing regulations require significant increases in renewable generation, as well as identification of customer-side distributed energy resources (DER) controls, communication technologies, and standards for interconnection with the electric grid systems. As DER deployment expands, customer-side DER control and optimization will be critical for system flexibility and demand response (DR) participation, which improves the economic viability of DER systems. Current DER systems integration and communication challenges include leveraging the existing DER and DR technology and systems infrastructure, and enabling optimized cost,more » energy and carbon choices for customers to deploy interoperable grid transactions and renewable energy systems at scale. Our paper presents a cost-effective solution to these challenges by exploring communication technologies and information models for DER system integration and interoperability. This system uses open standards and optimization models for resource planning based on dynamic-pricing notifications and autonomous operations within various domains of the smart grid energy system. It identifies architectures and customer engagement strategies in dynamic DR pricing transactions to generate feedback information models for load flexibility, load profiles, and participation schedules. The models are tested at a real site in California—Fort Hunter Liggett (FHL). Furthermore, our results for FHL show that the model fits within the existing and new DR business models and networked systems for transactive energy concepts. Integrated energy systems, communication networks, and modeling tools that coordinate supply-side networks and DER will enable electric grid system operators to use DER for grid transactions in an integrated system.« less

Air quality impacts of distributed energy resources implemented in the northeastern United States.

PubMed

Carreras-Sospedra, Marc; Dabdub, Donald; Brouwer, Jacob; Knipping, Eladio; Kumar, Naresh; Darrow, Ken; Hampson, Anne; Hedman, Bruce

2008-07-01

Emissions from the potential installation of distributed energy resources (DER) in the place of current utility-scale power generators have been introduced into an emissions inventory of the northeastern United States. A methodology for predicting future market penetration of DER that considers economics and emission factors was used to estimate the most likely implementation of DER. The methodology results in spatially and temporally resolved emission profiles of criteria pollutants that are subsequently introduced into a detailed atmospheric chemistry and transport model of the region. The DER technology determined by the methodology includes 62% reciprocating engines, 34% gas turbines, and 4% fuel cells and other emerging technologies. The introduction of DER leads to retirement of 2625 MW of existing power plants for which emissions are removed from the inventory. The air quality model predicts maximum differences in air pollutant concentrations that are located downwind from the central power plants that were removed from the domain. Maximum decreases in hourly peak ozone concentrations due to DER use are 10 ppb and are located over the state of New Jersey. Maximum decreases in 24-hr average fine particulate matter (PM2.5) concentrations reach 3 microg/m3 and are located off the coast of New Jersey and New York. The main contribution to decreased PM2.5 is the reduction of sulfate levels due to significant reductions in direct emissions of sulfur oxides (SO(x)) from the DER compared with the central power plants removed. The scenario presented here represents an accelerated DER penetration case with aggressive emission reductions due to removal of highly emitting power plants. Such scenario provides an upper bound for air quality benefits of DER implementation scenarios.

Der p 1 suppresses indoleamine 2, 3-dioxygenase in dendritic cells from house dust mite-sensitive patients with asthma.

PubMed

Maneechotesuwan, Kittipong; Wamanuttajinda, Valla; Kasetsinsombat, Kanda; Huabprasert, Sukit; Yaikwawong, Metha; Barnes, Peter J; Wongkajornsilp, Adisak

2009-01-01

Indoleamine 2, 3-dioxygenase (IDO), a tryptophan-degrading enzyme in dendritic cells (DCs), mediates an immunosuppressive effect on activated T lymphocytes. However, little is known about the effect of Der p 1 on IDO in human DCs. The aim was to investigate the effect of Der p 1 on the expression and activity of IDO in monocyte-derived DCs from house dust mite (HDM)-sensitive patients with asthma. Using real-time RT-PCR and HPLC, the expression and activity of IDO were assessed in TNF-alpha-induced mature DCs from HDM-sensitive and nonatopic patients with asthma in response to Der p 1 exposure ex vivo. We also monitored the alteration of IDO activity in Der p 1-pulsed DCs after the coincubation with autologous T cells. With a reliance on its protease activity, Der p 1 suppressed functional IDO in DCs from HDM-sensitive patients with asthma but enhanced IDO activity in DCs from nonatopic patients with asthma. This suppression was maintained by the reciprocally induced IL-4 from the coculturing autologous HDM-sensitive T cells. Conversely, the upregulation of IDO activity in Der p 1-pulsed DCs was maintained by IFN-gamma released from autologous nonatopic T cells and the regulatory T-cell subset. Der p 1 pulsation to sensitive DCs failed to raise regulatory T cells but raised progenitor fractions from cloned HDM-sensitive CD4(+) cells through direct contact and soluble mediators. House dust mite-sensitive DCs exposed to Der p 1 downregulated IDO activity and tipped the T(H)1/T(H)2 cytokine balance toward IL-4, resulting in sustainable IDO suppression.

Entwicklung von umwelt- und naturschutzgerechten Verfahren der landwirtschaftlichen Landnutzung für das Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Meyer-Aurich, Andreas

1999-11-01

Mit der vorliegenden Arbeit werden exemplarisch Chancen und Grenzen der Integration von Umwelt- und Naturschutz in Verfahren der ackerbaulichen Landnutzung aufgezeigt. Die Umsetzung von Zielen des Umwelt- und Naturschutzes in Verfahren der Landnutzung ist mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden. Diese liegen zum einen in der Konkretisierung der Ziele, um diese umsetzen zu können, zum anderen in vielfach unzulänglichem Wissen über den Zusammenhang zwischen unterschiedlichen Formen der Landnutzung und insbesondere den biotischen Naturschutzzielen. Zunächst wird die Problematik der Zielfestlegung und Konkretisierung erörtert. Das Umweltqualitätszielkonzept von Fürst et al. (1992) stellt einen Versuch dar, Ziele des Umwelt- und Naturschutzes zu konkretisieren. Dieses Konzept haben Heidt et al. (1997) auf einen Landschaftsausschnitt von ca. 6000 ha im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin im Nordosten Brandenburgs angewendet. Eine Auswahl der von Heidt et al. (1997) formulierten Umweltqualitätsziele bildet die Basis dieser Arbeit. Für die ausgewählten Umweltqualitätsziele wurden wesentliche Einflussfaktoren der Landnutzung identifiziert und ein Bewertungssystem entwickelt, mit dem die Auswirkungen von landwirtschaftlichen Anbauverfahren auf diese Umweltqualitätsziele abgebildet werden können. Die praktizierte Landnutzung von 20 Betrieben im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin wurde von 1994 bis 1997 hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Umweltqualitätsziele analysiert. Die Analyse ergab ein sehr differenziertes Bild, das zum Teil Unterschiede in der Auswirkung auf die Umweltqualitätsziele für den Anbau einzelner Kulturen oder für bestimmte Betriebstypen zeigte. Es zeigte sich aber auch, dass es bei der Gestaltung des Anbaus einzelner Kulturarten große Unterschiede gab, die für Umweltqualitätsziele Bedeutung haben. Neben der Analyse der Landnutzung im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin wurde ein System entwickelt, mit dem die modellhafte Abbildung von Verfahren der Landnutzung möglich ist. Die Modellverfahren wurden in eine umfangreiche Datenbank eingebunden. Sie wurden mit Hilfe eines Fuzzy- Regelsystems hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Umweltqualitätsziele bewertet. Die systematisch bewerteten Verfahren wurden in ein Betriebsmodell integriert, womit eine weitergehende Analyse der Zielbeziehungen und die Berechnung von Szenarien mit unterschiedlichen Rahmenbedingungen ermöglicht wurde. Die Analyse der Beziehung verschiedener Ziele zueinander (Zieldivergenz, Zielkonvergenz) zeigte, dass sich mit der Verfolgung vieler Umweltqualitätsziele auch positive Effekte für andere Umweltqualitätsziele ergaben. Teilweise konnte allerdings auch eine Zieldivergenz festgestellt werden, die auf mögliche Zielkonflikte hinweist. Bei der Analyse der Szenarienergebnisse zeigte sich, dass die vorgeschlagenen Veränderungen von Rahmenbedingungen vielfach eine Verschlechterung für verschiedene Umweltqualitätsziele mit sich bringen. Eine Ursache dafür liegt darin, dass bei der Definition der Szenarien die Bedeutung der Stilllegungen unterschätzt wurde. The objective of this research was to show the opportunities and limitations associated with integrating of environmental goals into agricultural land use management. For this purpose, the impact of agricultural land uses on six environmental quality goals was analysed for an approximately 16.000 ha study region within the biosphere reserve Schorfheide-Chorin in north-eastern Brandenburg (Germany). The environmental quality goals considered were protection of ground water, preservation of groundwater recharge, protection of the soil against wind and water erosion and preservation of animal species typical of the agricultural landscape, in particular partridge, amphibians and cranes. For each environmental quality goal, an evaluation framework is presented which enables an assessment of the impact of agricultural land uses on the environmental quality goals. The evaluation framework was applied to assess the impact of land uses of twenty farms in the study area from 1994 to 1997. It was demonstrated that the impact of agricultural land uses on the environmental quality of the region is very complex, and - although some crops did significantly impact certain aspects, one factor did not overwhelmingly contribute to the overall environmental quality. The evaluation framework was integrated further into a system of modelled cropping practices for optimisation calculations. For this purpose, a model framework was established based on a MS Access database. In the database, cropping practices for 17 crops are stored. Inputs and yields are adapted to the site-specific yield potential. In addition to the cropping practices, the model framework is comprised of an evaluation module and optimisation module. Hence, the impact of the cropping practices can be assessed for each site. This model framework provides the basis for optimisation calculations to forecast various land uses under different conditions. A step-wise integration of the environmental quality goals into the optimisation algorithm of a model farm allows for showing trade-offs between economic and ecological goals. The results of the trade-offs show that an improvement of ecological goal achievement is possible with little impact on the gross margin, as long as the improvement is less than 30% of the starting situation. If improvements greater than 30% are desired, very high losses of gross margin must be taken into consideration. Another result of the calculations shows that high achievements of environmental quality goals often correlate with the percentage of set-aside land within the total area.

[Experimental study on the Der f 1 mRNA molecules derived from dermatophagoides farinae for specific immunotherapy on murine model of asthma].

PubMed

Jiang, Yu-xin; Yin, Kang; Jin, Wen-jie; Wu, Lu-yi; Li, Chao-pin

2014-08-01

To investigate the effect of Der f 1 mRNA molecules for specific immunotherapy on murine model of asthma. Fifty BALB/c mice were randomly divided into 5 groups: PBS group, Der f 1 sensitization group, Der f 1 specific immunotherapy (SIT) group, beta-actin mRNA SIT group, and Derf 1 mRNA SIT group. On days 0, 7 and 14, mice in PBS group received PBS injection; mice in the other groups were intraperitoneally injected with 10 microg Derf 1. At day 21, the mice in the 4 experimental groups were challenged with a 30-min inhaled dose of Der f 1 (100 microg/ml) for 7 successive days. Two weeks after the final sensitization, the mice in the above five groups were im- munized by intradermal injection with PBS, 1 microg Der f 1, 10 microg Der f 1, 2 microg beta-actin mRNA, and 2 microg Der f 1 mRNA, respectively for 3 times at one-week intervals. Two weeks after the last intradermal injection, all mice were sacrificed and bronchoalveolar lavage fluid (BALF) was collected. ELISA was performed to detect the levels of IFN-gamma and IL-13 in BALF, the number of eosinophils in the BALF was recorded. Splenocytes were prepared, and cultured with Der f 1 al- lergen (10 Jg/ml) for 72 h. Splenocytes of PBS group was cultured without Derf 1 allergen. The levels of IFN-gamma and IL-13 in splenocyte culture supernatant were measured by ELISA, as well as serum antibody levels of total IgE, allergen- specific IgE (sIgE), sIgG1, and sIgG2a. Lung sections were stained in hematoxylin and eosin, and observed under the microsope. Except for PBS group, mice in the other 4 group showed symptoms of acute asthma attack. Com- pared with Derf 1 sensitization group [(897.56 +/- 105.73) pg/ml] and beta-actin mRNA SIT group [(219.47 +/- 64.72) pg/ml], the level of IFN-gamma in BALF from Der f 1 mRNA SIT group [(897.56 +/- 105.73) pg/ml] and Derfl SIT group [(864.48 +/- 70.62)pg/ml] significantly increased (P<0.01). However, the level of IL-13 in BALF from Derf 1 mRNA SIT group [(241.64 +/- 31.41) pg/ml] and Derf 1 SIT group [(321.94 +/- 41.07)pg/ml] was significantly lower than that of Der f 1 sensitization group [(520.62 +/- 43.77) pg/ml] and beta-actin mRNA SIT group [(507.22 +/- 42.26) pg/ml](P<0.01). The number of eosinophils in Der f 1 mRNA SIT group [(1.33 +/- 0.44) x 10(5)/ml] and Der f 1 SIT group [(1.48 +/- 0.39) x 10(5)/ml] was also lower than that of Der f 1 sensitization group [(3.54 +/- 0.52)x10(5)/ml] and beta-actin mRNA SIT group [(2.98-0.53) x 10(5)/ml] (P<0.01). The levels of IFN-GAMMA and IL-13 in splenocyte culture supernatant showed that IFN-gamma level in Der f 1 mRNA SIT group [(420.91+69.92) pg/ml] and Der f 1 SIT group [(334.92 +/- 43.72) pg/ml] was significantly higher than that of Der f 1 sensitization group[(123.75 +/- 5.48) pg/ml] and beta-actin mRNA SIT group[(128.84 +/- 59.00) pg/ml] (P<0.01). However, IL-13 level of Der f 1 mRNA SIT group [(268.51 +/- 40.42) pg/ml] and Der f 1 SIT group [(285.26 +/- 62.21) pg/ml] was significantly lower than that of Derf 1 sensitization group [(613.89 +/- 51.54) pg/ml] and beta-actin mRNA SIT group [(524.05 +/- 39.12) pg/ml] (P<0.01). Compared with Der f 1 sensitization group [total IgE: (94.34 +/- 11.66) ng/ml, sIgE: (65.67 +/- 9.47) ng/ml, sIgG1: (75.18 +/- 9.52) ng/ml, sIgG2a: (2.81 +/- 1.17) ng/ml] and beta-actin mRNA SIT group[total IgE: (86.48 +/- 10.26) ng/ml, sIgE: (62.36 +/- 8.35) ng/ml, sIgG1: (69.51 +/- 8.98) ng/ml, IgG2a: (1.06 +/- 0.11) ng/ml], the serum antibody levels of total IgE [(33.72 +/- 9.78) ng/ml], sIgE [(22.76 +/- 8.09) ng/ml], sIgG1 [(17.87 +/- 7.59) ng/ml] of Der f 1 mRNA SIT group decreased significantly (P<0.01), whereas the level of IgG% [(7.74 +/- 0.88) ng/ml] increased (P<0.01). Compared with Der f 1 sensitization group, the asthmatic symptoms were relieved after immunization with Der f 1 mRNA for specific immunotherapy, including intact structure of respiratory and alveolar epithelial cells, decreased inflammatory cell infiltration, and similar to those in Der f 1 SIT group. However, the breakage and detachment of bronchial epithelial cells occurred in beta-actin mRNA SIT group. Derf 1 mRNA vaccine can correct Th1 and Th2 imbalance.

Turbulenzübergang in der Rohrströmung: Die Lösung eines alten Rätsels

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Eckhardt, Bruno; Hof, Björn; Faisst, Holger

2006-09-01

Die Strömung von Flüssigkeiten und Gasen durch eine Röhre kann zwei Zustände annehmen. Einer ist laminar, also gleichmäßig geordnet, einer ist zeitlich-räumlich verwirbelt und turbulent. Mit dem Übergang zur Turbulenz nimmt der Strömungswiderstand drastisch zu. Vor etwa 120 Jahren beschrieb Osborne Reynolds bereits das Verhalten der Rohrströmung sehr genau. Er beobachtete, dass der Turbulenzübergang sehr empfindlich von äußeren Störungen abhängt, was bislang rätselhaft blieb. Dieses Rätsel konnte nun mit einer Kombination aus Computerstudien, Konzepten aus der nichtlinearen Dynamik und speziell entwickelten Experimenten gelöst werden.

Stereoskopische Visualisierung einer Infektion mammalischer Zellen durch pathogene Bakterien

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Granseier, Michael; Grassmé, Heike; Gulbins, Erich; Lipinski, Hans-Gerd

Die Infektion mammalischer Zellen durch pathogene Bakterien ist biologisch immer noch nicht sicher geklärt. Mit Hilfe der Laserscanmikroskopie ist es mittlerweile aber möglich, räumliche Bilddaten von Zellproben zu erstellen, auf denen der Eindringvorgang der Bakterien in das Zellinnere durch verschieden leuchtende Fluoreszenzfarbstoffe visualisiert werden kann. Unter Verwendung bekannter und adaptierter 3D-Rekonstruktionsalgorithmen werden dreidimensionale Visualisierungen von Mikroskopiebildern vorgestellt, mit deren Hilfe die Analyse des Infektionsprozesses erleichtert wird. Dabei hat sich gezeigt, dass mit Oberflächenrekonstruktionsverfahren die Topografie der Zelloberfiäche korrekt dargestellt werden kann, während die Darstellung der Farbstoffverteilungen besser durch ein Texture-Mapping-Verfahren gelingt. Die Rekonstruktionen konnten insbesondere durch den Einsatz von stereoskopischen Visualisierungstechniken detailgenau analysiert werden.

Schreibende Messgeräte

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Plaßmann, Wilfried

Die schreibenden Messgeräte werden hauptsächlich eingesetzt, um Vorgänge aufzuzeichnen und zu dokumentieren, die sich im Minuten- und Stunden-Bereich abspielen. Sie sind weitgehend durch Oszilloskope oder elektronische Geräte ähnlich einem Oszilloskop ersetzt worden, die entsprechend für Langzeitaufnahmen ausgelegt sind. Der Vorteil dieser Geräte gegenüber den schreibenden Messgeräten ist der, dass die Daten dauerhaft gespeichert sind, einschließlich der notwendigen Kenngrößen wie Zeitmaßstab, Amplitude, Datum, Aufzeichnungsgerät usw., und sich in dieser Form beliebig oft ausdrucken und vor allem direkt weiterverarbeiten lassen. Weiterhin entfallen die Probleme mit der Mechanik, dem Papier und den Schreibstiften. Deshalb folgt hier eine nur kurze Darstellung der Geräte.

Der Organismus der Mathematik - mikro-, makro- und mesoskopisch betrachtet

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Winkler, Reinhard

Meist enden ähnliche Gespräche über Mathematik etwa an diesem Punkt, ohne dass der Nichtmathematiker von der Sinnhaftigkeit mathematischer Forschung, ja mathematischer Tätigkeit generell überzeugt werden konnte. Ich glaube nicht, dass dem Laien Blindheit für die Großartigkeit unserer Wissenschaft vorzuwerfen ist, wenn hier keine befriedigendere Kommunikation zustande kommt. Ich sehe als Ursache eher ein stark verkürztes Bild von der Mathematik, welches auch Fachleute oft zeichnen, weil ihnen eine angemessenere Darstellung ihres Faches zu viel Mühe macht - und das obwohl Mathematik nur betreiben kann, wer geistige Mühen sonst keineswegs scheut. Ich will versuchen, den Ursachen dieses eigentümlichen Phänomens auf den Grund zu gehen.

Dürre, Waldbrände, gravitative Massenbewegungen und andere klimarelevante Naturgefahren

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Glade, Thomas; Hoffmann, Peter; Thonicke, Kirsten

Klimarelevante Naturgefahren sind auf vielfältige Faktoren zurückzuführen, deren Zusammenwirken in der Gesamtheit betrachtet werden muss. Die vorbereitenden, auslösenden und kontrollierenden Faktoren werden in unterschiedlichster Weise vom Klimawandel beeinflusst. Die Autoren beschreiben beobachtete Trends und Projektionen zu Dürre, Waldbränden, gravitativen Massenbewegungen (Muren, Fels- und Bergstürze, Hangrutschungen) und Schneelawinen sowie das Zusammenspiel der unterschiedlichen Ursachen. Sie diskutieren darüber hinaus, welche der Veränderungen in der Häufigkeit oder Stärke von Naturgefahren tatsächlich ausschließlich dem Klimawandel zuzuschreiben sein könnten und welche Anteile hierbei der direkte menschliche Einfluss hat und konstatieren, dass eine eindeutige Trennung häufig nicht vollzogen werden kann.

Victor F. Weisskopf (1908 - 2002): Physikgeschichte

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Jacobi, Manfred

2002-11-01

Universal gebildete und interessierte Menschen sind selten geworden in unserer Zeit. Victor F. Weisskopf war einer von ihnen. Sein geistiger Horizont umfasste nicht nur sein eigentliches Fachgebiet, die Physik, wo er sich durch fundamentale Arbeiten in den Bereichen der Quantenfeldtheorie, der Kern- und Elementarteilchenphysik hervortat. Daneben bildeten Kunst und Musik sowie ein außergewöhnliches Engagement in sozialen und politischen Angelegenheiten die Eckpunkte seines Lebens. Der Einsatz für die Verständigung zwischen den Machtblöcken während des Kalten Krieges war für ihn ebenso selbstverständlich wie das Bedürfnis, die neuen Ideen der Physik einem breiten Publikum nahe zu bringen. Die Wissenschaft erschien ihm als das geeignete Mittel, um zum Wohle der Menschheit zu wirken.

Genetics Home Reference: van der Woude syndrome

MedlinePlus

... What is the prognosis of a genetic condition? Genetic and Rare Diseases Information Center Frequency Van der Woude syndrome is believed to occur in 1 in 35,000 to 1 in 100,000 people, based on data from Europe and Asia. Van der Woude syndrome ...

A New Method for Suppressing Periodic Narrowband Interference Based on the Chaotic van der Pol Oscillator

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Lu, Jia; Zhang, Xiaoxing; Xiong, Hao

The chaotic van der Pol oscillator is a powerful tool for detecting defects in electric systems by using online partial discharge (PD) monitoring. This paper focuses on realizing weak PD signal detection in the strong periodic narrowband interference by using high sensitivity to the periodic narrowband interference signals and immunity to white noise and PD signals of chaotic systems. A new approach to removing the periodic narrowband interference by using a van der Pol chaotic oscillator is described by analyzing the motion characteristic of the chaotic oscillator on the basis of the van der Pol equation. Furthermore, the Floquet index for measuring the amplitude of periodic narrowband signals is redefined. The denoising signal processed by the chaotic van der Pol oscillators is further processed by wavelet analysis. Finally, the denoising results verify that the periodic narrowband and white noise interference can be removed efficiently by combining the theory of the chaotic van der Pol oscillator and wavelet analysis.

Van der Waals interaction in uniaxial anisotropic media.

PubMed

Kornilovitch, Pavel E

2013-01-23

Van der Waals interactions between flat surfaces in uniaxial anisotropic media are investigated in the nonretarded limit. The main focus is the effect of nonzero tilt between the optical axis and the surface normal on the strength of the van der Waals attraction. General expressions for the van der Waals free energy are derived using the surface mode method and the transfer-matrix formalism. To facilitate numerical calculations a temperature-dependent three-band parameterization of the dielectric tensor of the liquid crystal 5CB is developed. A solid slab immersed in a liquid crystal experiences a van der Waals torque that aligns the surface normal relative to the optical axis of the medium. The preferred orientation is different for different materials. Two solid slabs in close proximity experience a van der Waals attraction that is strongest for homeotropic alignment of the intervening liquid crystal for all the materials studied. The results have implications for the stability of plate-like colloids in liquid crystal hosts.

Phasenübergänge

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Heintze, Joachim

Bisher haben wir nur das thermische Verhalten von Stoffen einheitlicher Konsistenz diskutiert. Eines der auffälligsten Phänomene in der Physik der Wärme ist aber, dass ein Stoff in verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen kann: fest, flüssig oder gasförmig, und dass durch Wärmezufuhr und -abfuhr Übergänge zwischen diesen verschiedenen Phasen bewirkt werden. Zunächst werden wir die Phasenübergänge flüssig-gasförmig und fest-gasförmig ausführlich diskutieren. Dann zeigen wir, dass der Phasenübergang fest-flüssig auf ganz ähnliche Weise beschrieben werden kann. Eine zusammenfassende Darstellung der Phasenübergänge ist in der Form von Zustandsdiagrammen möglich. Die Untersuchung solcher Diagramme führt auf das interessante Phänomen des kritischen Punktes. Am Schluss des Kapitels betrachten wir Phasenübergänge in Zweistoffsystemen. Sie weisen einige Eigenschaften auf, die nicht nur merkwürdig und physikalisch interessant, sondern vor allem auch technisch von Bedeutung sind.

Data-driven planning of distributed energy resources amidst socio-technical complexities

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Jain, Rishee K.; Qin, Junjie; Rajagopal, Ram

2017-08-01

New distributed energy resources (DER) are rapidly replacing centralized power generation due to their environmental, economic and resiliency benefits. Previous analyses of DER systems have been limited in their ability to account for socio-technical complexities, such as intermittent supply, heterogeneous demand and balance-of-system cost dynamics. Here we develop ReMatch, an interdisciplinary modelling framework, spanning engineering, consumer behaviour and data science, and apply it to 10,000 consumers in California, USA. Our results show that deploying DER would yield nearly a 50% reduction in the levelized cost of electricity (LCOE) over the status quo even after accounting for socio-technical complexities. We abstract a detailed matching of consumers to DER infrastructure from our results and discuss how this matching can facilitate the development of smart and targeted renewable energy policies, programmes and incentives. Our findings point to the large-scale economic and technical feasibility of DER and underscore the pertinent role DER can play in achieving sustainable energy goals.

Optimal planning and design of a renewable energy based supply system for microgrids

DOE PAGES

Hafez, Omar; Bhattacharya, Kankar

2012-03-03

This paper presents a technique for optimal planning and design of hybrid renewable energy systems for microgrid applications. The Distributed Energy Resources Customer Adoption Model (DER-CAM) is used to determine the optimal size and type of distributed energy resources (DERs) and their operating schedules for a sample utility distribution system. Using the DER-CAM results, an evaluation is performed to evaluate the electrical performance of the distribution circuit if the DERs selected by the DER-CAM optimization analyses are incorporated. Results of analyses regarding the economic benefits of utilizing the optimal locations identified for the selected DER within the system are alsomore » presented. The actual Brookhaven National Laboratory (BNL) campus electrical network is used as an example to show the effectiveness of this approach. The results show that these technical and economic analyses of hybrid renewable energy systems are essential for the efficient utilization of renewable energy resources for microgird applications.« less

Van der waals forces on thin liquid films in capillary tubes

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Herdt, G.C.; Swanson, L.W.

1993-10-01

A theory of the van der Waals attraction between a thin liquid films and a capillary tube is presented assuming the presence of a vapor-liquid interface. The model is based on the surface mode analysis method of van Kampen et al. Values for the van der Waals interaction energy per unit area were calculated for liquid films of pentane on a gold substrate assuming a thin liquid film. Results indicate that the effect of capillary curvature on the van der Waals interaction increases as the ratio of the liquid film thickness to the capillary radius is increased. This trend ismore » consistent with predictions based on the Hamaker theory. Deviations from results based on the Hamaker theory are easily explained in terms of retardation of the van der Waals interaction. Because the effect of capillary curvature increases in the regime where retardation effects become important, curvature effects constitute a small correction to the van der Waals forces in a capillary tube.« less

Distributed Energy Resources Customer Adoption Model - Graphical User Interface, Version 2.1.8

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Ewald, Friedrich; Stadler, Michael; Cardoso, Goncalo F

The DER-CAM Graphical User Interface has been redesigned to consist of a dynamic tree structure on the left side of the application window to allow users to quickly navigate between different data categories and views. Views can either be tables with model parameters and input data, the optimization results, or a graphical interface to draw circuit topology and visualize investment results. The model parameters and input data consist of tables where values are assigned to specific keys. The aggregation of all model parameters and input data amounts to the data required to build a DER-CAM model, and is passed tomore » the GAMS solver when users initiate the DER-CAM optimization process. Passing data to the GAMS solver relies on the use of a Java server that handles DER-CAM requests, queuing, and results delivery. This component of the DER-CAM GUI can be deployed either locally or remotely, and constitutes an intermediate step between the user data input and manipulation, and the execution of a DER-CAM optimization in the GAMS engine. The results view shows the results of the DER-CAM optimization and distinguishes between a single and a multi-objective process. The single optimization runs the DER-CAM optimization once and presents the results as a combination of summary charts and hourly dispatch profiles. The multi-objective optimization process consists of a sequence of runs initiated by the GUI, including: 1) CO2 minimization, 2) cost minimization, 3) a user defined number of points in-between objectives 1) and 2). The multi-objective results view includes both access to the detailed results of each point generated by the process as well as the generation of a Pareto Frontier graph to illustrate the trade-off between objectives. DER-CAM GUI 2.1.8 also introduces the ability to graphically generate circuit topologies, enabling support to DER-CAM 5.0.0. This feature consists of: 1) The drawing area, where users can manually create nodes and define their properties (e.g. point of common coupling, slack bus, load) and connect them through edges representing either power lines, transformers, or heat pipes, all with user defined characteristics (e.g., length, ampacity, inductance, or heat loss); 2) The tables, which display the user-defined topology in the final numerical form that will be passed to the DER-CAM optimization. Finally, the DER-CAM GUI is also deployed with a database schema that allows users to provide different energy load profiles, solar irradiance profiles, and tariff data, that can be stored locally and later used in any DER-CAM model. However, no real data will be delivered with this version.« less

Simulation of noisy dynamical system by Deep Learning

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Yeo, Kyongmin

2017-11-01

Deep learning has attracted huge attention due to its powerful representation capability. However, most of the studies on deep learning have been focused on visual analytics or language modeling and the capability of the deep learning in modeling dynamical systems is not well understood. In this study, we use a recurrent neural network to model noisy nonlinear dynamical systems. In particular, we use a long short-term memory (LSTM) network, which constructs internal nonlinear dynamics systems. We propose a cross-entropy loss with spatial ridge regularization to learn a non-stationary conditional probability distribution from a noisy nonlinear dynamical system. A Monte Carlo procedure to perform time-marching simulations by using the LSTM is presented. The behavior of the LSTM is studied by using noisy, forced Van der Pol oscillator and Ikeda equation.

Computer Simulation of the Forces Acting on a Submerged Polystyrene Probe as it Approaches the Succinonitrile Melt-Solid Interface

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Bune, Andris V.; Kaukler, William; Whitaker, Ann (Technical Monitor)

2001-01-01

A Modeling approach to simulate both mesoscale and microscopic forces acting in a typical AFM experiment is presented. A mesoscale level interaction between the cantilever tip and the sample surface is primarily described by the balance of attractive Van der Waals and repulsive forces. Ultimately, the goal is to measure the forces between a particle and the crystal-melt interface. Two modes of AFM operation are considered in this paper - a stationary and a "tapping" one. The continuous mechanics approach to model tip-surface interaction is presented. At microscopic levels, tip contamination and details of tip-surface interaction are modeled using a molecular dynamics approach for the case of polystyrene - succinonitrile contact. Integration of the mesoscale model with a molecular dynamic model is discussed.

Gerbstoffe aus Potentilla officinalis wirken entzündungshemmend im UV-Erythem-Test und bei Anwendung auf atopischer Haut.

PubMed

Hoffmann, Julia; Wölfle, Ute; Schempp, Christoph M; Casetti, Federica

2016-09-01

Das Rhizom von Potentilla officinalis (PO) ist reich an Gerbstoffen und wird traditionell zur äußerlichen Behandlung von Entzündungen der Haut und der Schleimhäute verwendet. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Bestätigung der antiinflammatorischen Eigenschaften von PO mittels eines UV-Erythem-Tests und einer klinischen Anwendungsstudie bei atopischer Haut. Die antiinflammatorische Wirkung eines PO-Extrakts (standardisiert auf 2 % Trockensubstanz) wurde in einer prospektiven, randomisierten, placebokontrollierten Doppelblindstudie mit 40 gesunden Erwachsenen im UV-Erythem-Test im Vergleich zu 1 % Hydrocortisonacetat untersucht. Im Rahmen einer prospektiven nicht kontrollierten Studie wurde die Wirkung und Verträglichkeit der 2 % PO-Creme an zwölf Erwachsenen und zwölf Kindern mit atopischer Haut nach Anwendung über zwei Wochen in einem definierten Testareal anhand eines Teil-SCORAD untersucht. Zusätzlich wurde die Beeinflussung der Hautrötung im Testareal photometrisch gemessen. Im UV-Erythem-Test zeigte die PO-Creme eine signifikante Reduktion des Erythemindex im Vergleich zum Vehikel. Die antiinflammatorische Wirkung des Verums entsprach der der 1 % Hydrocortisonacetat-Creme. Die klinische Studie bei Atopikern zeigte eine signifikante Abnahme des Teil-SCORAD und des Erythems im Testareal. Es wurden keine Unverträglichkeitsreaktionen beobachtet. PO als 2%ige Zubereitung besitzt entzündungshemmende Eigenschaften und ist wirksam und gut verträglich auf atopischer Haut. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Das Lektin aus der Erbse Pisum sativum : Bindungsstudien, Monomer-Dimer-Gleichgewicht und Rückfaltung aus Fragmenten

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Küster, Frank

2002-11-01

Das Lektin aus Pisum sativum, der Gartenerbse, ist Teil der Familie der Leguminosenlektine. Diese Proteine haben untereinander eine hohe Sequenzhomologie, und die Struktur ihrer Monomere, ein all-ß-Motiv, ist hoch konserviert. Dagegen gibt es innerhalb der Familie eine große Vielfalt an unterschiedlichen Quartärstrukturen, die Gegenstand kristallographischer und theoretischer Arbeiten waren. Das Erbsenlektin ist ein dimeres Leguminosenlektin mit einer Besonderheit in seiner Struktur: Nach der Faltung in der Zelle wird aus einem Loop eine kurze Aminosäuresequenz herausgeschnitten, so dass sich in jeder Untereinheit zwei unabhängige Polypeptidketten befinden. Beide Ketten sind aber stark miteinander verschränkt und bilden eine gemeinsame strukturelle Domäne. Wie alle Lektine bindet Erbsenlektin komplexe Oligosaccharide, doch sind seine physiologische Rolle und der natürliche Ligand unbekannt. In dieser Arbeit wurden Versuche zur Entwicklung eines Funktionstests für Erbsenlektin durchgeführt und seine Faltung, Stabilität und Monomer-Dimer-Gleichgewicht charakterisiert. Um die spezifische Rolle der Prozessierung für Stabilität und Faltung zu untersuchen, wurde ein unprozessiertes Konstrukt in E. coli exprimiert und mit der prozessierten Form verglichen. Beide Proteine zeigen die gleiche kinetische Stabilität gegenüber chemischer Denaturierung. Sie denaturieren extrem langsam, weil nur die isolierten Untereinheiten entfalten können und das Monomer-Dimer-Gleichgewicht bei mittleren Konzentrationen an Denaturierungsmittel auf der Seite der Dimere liegt. Durch die extrem langsame Entfaltung zeigen beide Proteine eine apparente Hysterese im Gleichgewichtsübergang, und es ist nicht möglich, die thermodynamische Stabilität zu bestimmen. Die Stabilität und die Geschwindigkeit der Assoziation und Dissoziation in die prozessierten bzw. nichtprozessierten Untereinheiten sind für beide Proteine gleich. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass auch unter nicht-denaturierenden Bedingungen die Untereinheiten zwischen den Dimeren ausgetauscht werden. Die Renaturierung der unprozessierten Variante ist unter stark nativen Bedingungen zu 100 % möglich. Das prozessierte Protein dagegen renaturiert nur zu etwa 50 %, und durch die Prozessierung ist die Faltung stark verlangsamt, der Faltungsprozess ist erst nach mehreren Tagen abgeschlossen. Im Laufe der Renaturierung wird ein Intermediat populiert, in dem die längere der beiden Polypeptidketten ein Homodimer mit nativähnlicher Untereinheitenkontaktfläche bildet. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Renaturierung ist die Assoziation der entfalteten kürzeren Kette mit diesem Dimer. The lectin from Pisum sativum (garden pea) is a member of the family of legume lectins. These proteins share a high sequence homology, and the structure of their monomers, an all-ß-motif, is highly conserved. Their quaternary structures, however, show a great diversity which has been subject to cristallographic and theoretical studies. Pea lectin is a dimeric legume lectin with a special structural feature: After folding is completed in the cell, a short amino acid sequence is cut out of a loop, resulting in two independent polypeptide chains in each subunit. Both chains are closely intertwined and form one contiguous structural domain. Like all lectins, pea lectin binds to complex oligosaccharides, but its physiological role and its natural ligand are unknown. In this study, experiments to establish a functional assay for pea lectin have been conducted, and its folding, stability and monomer-dimer-equilibrium have been characterized. To investigate the specific role of the processing for stability and folding, an unprocessed construct was expressed in E. coli and compared to the processed form. Both proteins have the same kinetic stability against chemical denaturant. They denature extremely slowly, because only the isolated subunits can unfold, and the monomer-dimer-equilibrium favors the dimer at moderate concentrations of denaturant. Due to the slow unfolding, both proteins exhibit an apparent hysteresis in the denaturation transition. Therefore it has not been possible to determine their thermodynamic stability. For both proteins, the stability and the rates of association and dissociation into processed or unprocessed subunits, respectively, are equal. Furthermore it could be shown that even under non-denaturing conditions the subunits are exchanged between dimers. Renaturation of the unprocessed variants is possible under strongly native conditions with 100 % yield. The processed protein, however, can be renatured with yields of about 50 %, and its refolding is strongly decelerated. The folding process is finished only after several days. During renaturation, an intermediate is populated, in which the longer of the two polypeptide chains forms a homodimer with a native-like subunit interface. The rate limiting step of renaturation is the association of the unfolded short chain with this dimer.

Physik gestern und heute: Visualisierung mit der Schlierenmethode

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Heering, Peter

2006-07-01

Der Name des österreichischen Forschers Ernst Mach ist heute noch mit der Schallgeschwindigkeit verbunden. Diese Auszeichnung resultiert aus Machs Untersuchungen, wie sich Projektile mit Überschallgeschwindigkeit durch die Luft bewegen. Gerade in jüngster Zeit hat die Anwendung derartiger Methoden durch technische Modifikationen wieder einen Aufschwung erfahren.

Dynamical property analysis of fractionally damped van der pol oscillator and its application

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zhong, Qiuhui; Zhang, Chunrui

2012-01-01

In this paper, the fractionally damped van der pol equation was studied. Firstly, the fractionally damped van der pol equation was transformed into a set of integer order equations. Then the Lyapunov exponents diagram was given. Secondly, it was transformed into a set of fractional integral equations and solved by a predictor-corrector method. The time domain diagrams and phase trajectory were used to describe the dynamic behavior. Finally, the fractionally damped van der pol equation was used to detect a weak signal.

Verbesserte Visualisierung der Koronararterien in MSCT-Daten mit direkter Vergleichbarkeit zur Angiographie

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Lacalli, Christina; Jähne, Marion; Wesarg, Stefan

In diesem Beitrag stellen wir neue, automatisierte Verfahren zur Visualisierung der Koronararterien einerseits und für eine direkte Vergleichbarkeit mit konventionellen Angiogrammen andererseits vor. Unser Ansatz umfasst Methoden für die automatische Extraktion des Herzens aus kontrastverstärkten CT-Daten, sowie für die Maskierung grosser kontrastmittelgefüllter Kavitäten des Herzens, um die Sichtbarkeit der Koronararterien bei der Darstellung mittels Volumenrendering zu verbessern. Zum direkten Vergleich mit konventionellen Angiographien wurde ein Verfahren zur automatischen Generierung von Projektionsansichten aus den CT-Daten entwickelt.

Einsteins Spuren in den Archiven der Wissenschaft: Physikgeschichte

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Marx, Werner

2005-07-01

Die Erwähnungen und Zitierungen von Einsteins Arbeiten dokumentieren lediglich den quantifizierbaren Anteil von Einsteins Beitrag zur Physik. Gleichwohl belegen sie die außergewöhnliche Resonanz und Langzeitwirkung seiner Arbeiten. Die Häufigkeit der Zitierungen entspricht nicht der allgemeinen Einschätzung ihrer Bedeutung. Insbesondere die Pionierarbeiten werden inzwischen als bekannt vorausgesetzt und nicht mehr explizit zitiert. Interessanterweise ist seine nach 1945 meist zitierte Arbeit nicht eine der Pionierarbeiten zur Quantenphysik oder Relativitätstheorie, sondern jene aus dem Jahr 1935 zum berühmten Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon.

Symmetriebrechung und Emergenz in der Kosmologie.

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Mainzer, K.

Seit der Antike wird der Aufbau des Universums mit einfachen und regulären (symmetrischen) Grundstrukturen verbunden. Diese Annahme liegt selbst noch den Standardmodellen der relativistischen Kosmologie zugrunde. Demgegenüber läßt sich die Emergenz neuer Strukturen von den Elementarteilchen über Moleküle bis zu den komplexen Systemen des Lebens als Symmetriebrechung verstehen. Symmetriebrechung und strukturelle Komplexität bestimmen die kosmische Evolution. Damit zeichnet sich ein fachübergreifendes Forschungsprogramm von Physik, Chemie und Biologie ab, in dem die Evolution des Universums untersucht werden kann.

Physik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Gerthsen, Christian; Vogel, Helmut

Die siebzehnte Auflage des Gerthsen ist zugleich die sechste in der Bearbeitung Helmut Vogels. Der Autor bereichert das klassische Studien- und Nachschlagewerk mit einem neuen Kapitel zur nichtlinearen Dynamik (auch Chaos und Fraktale werden besprochen) sowie acht instruktiven Farbtafeln. Daneben gibt es wieder kleinere Ergänzungen und Korrekturen. Wo die Darstellung wegen der selbstauferlegten Beschränkung im Umfang nicht alle Themen behandeln kann, helfen die mehr als zahlreichen Übungsaufgaben, die im Band Vogel, Probleme aus der Physik, ISBN 3-540-51217-9, mit Beiheft nun auch zur 17. Auflage verwendbar, ausführlich besprochen werden.

A notable difference between ideal gas and infinite molar volume limit of van der Waals gas

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Liu, Q. H.; Shen, Y.; Bai, R. L.; Wang, X.

2010-05-01

The van der Waals equation of state does not sufficiently represent a gas unless a thermodynamic potential with two proper and independent variables is simultaneously determined. The limiting procedures under which the behaviour of the van der Waals gas approaches that of an ideal gas are letting two van der Waals coefficients be zero rather than letting the molar volume become infinitely large; otherwise, the partial derivative of internal energy with respect to pressure at a fixed temperature does not vanish.

Jacobus Schroeder van der Kolk (1797-1862): his resistance against materialism.

PubMed

Eling, P

1998-07-01

Schroeder van der Kolk is regarded as the founder of Dutch psychiatry and neurology. This paper describes his vitalistic views on the relation between body and soul, as formulated by him in a series of lectures. These lectures were intended to counteract the materialistic tendencies of some of Schroeder van der Kolk's French and German contemporaries. It is argued that Schroeder van der Kolk can be regarded as the transition in Holland from the "Naturphilosophie" approach to the modern experimental approach in physiology. Copyright 1998 Academic Press.

Energy Policy Case Study - California: Renewables and Distributed Energy Resources

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Homer, Juliet S.; Bender, Sadie R.; Weimar, Mark R.

2016-09-19

The purpose of this document is to present a case study of energy policies in California related to power system transformation and renewable and distributed energy resources (DERs). Distributed energy resources represent a broad range of technologies that can significantly impact how much, and when, electricity is demanded from the grid. Key policies and proceedings related to power system transformation and DERs are grouped into the following categories: 1.Policies that support achieving environmental and climate goals 2.Policies that promote deployment of DERs 3.Policies that support reliability and integration of DERs 4.Policies that promote market animation and support customer choice. Majormore » challenges going forward are forecasting and modeling DERs, regulatory and utility business model issues, reliability, valuation and pricing, and data management and sharing.« less

The importance of housing characteristics in determining Der p 1 levels in carpets in New Zealand homes.

PubMed

Wickens, K; Mason, K; Fitzharris, P; Siebers, R; Hearfield, M; Cunningham, M; Crane, J

2001-06-01

A previous study of homes in Wellington, New Zealand showed that having carpets on floors was the most important determinant of floor Der p 1 levels, but there was much unexplained variability between houses in carpet levels. To determine to what extent housing characteristics might explain this variability in Der p 1 levels between houses. We returned to a selection of houses with carpets and sampled living room dust from 1 square metre for 1 min and from the whole floor at 5 m(2) per min. Der p 1 levels were estimated by double monoclonal antibody ELISA and are expressed as geometric mean microg/g and microg/m(2) (95% confidence intervals). Questionnaires were used to collect information on housing characteristics. Der p 1 levels were significantly higher in the 1 square metre sample (40.0, 31.9-50.2 microg/g; 53.4, 41.4-68.9 microg/m(2)) than in the whole room (25.8, 21.3-31.1 microg/g; 5.3, 3.8-7.4 microg/m(2)). However, results from the different sampling methods were correlated (r = 0.51, P = 0.001 for microg/g and r = 0.58, P = 0.001 for microg/m(2)). After controlling for possible confounders, houses with insulation or a room or garage below the living room had approximately half the Der p 1 concentration (P = 0.05 for both samples) and the amount of Der p 1 per m(2) (P = 0.004 for the 1 square meter sample, P = 0.06 for the whole room sample) than houses without these features. Having more than two children was associated with higher levels of Der p 1 in 1 square meter, significant (P = 0.05) for microg/m(2). Carpet underlay less than 8 mm thick was associated with an almost 3-fold increase in microg/m(2) Der p 1 (P = 0.03) and a 1.6-fold increase in microg/g Der p 1 (P = 0.08) in the whole room sample, when compared with thicker carpet underlays. The presence of insulation is the single most important housing characteristic explaining the between-house variability in Der p 1 levels on carpeted living room floors.

Effects of anisotropy in permeability on the two-phase flow and heat transfer in a porous cavity

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zhang, X. L.; Nguyen, T. Hung; Kahawita, R.

Zusammenfassung In der Arbeit wird über die Ergebnisse einer numerischen Studie, betreffend die stationäre Konvektionsströmung und den stationären Wärmeübergang in einer rechteckigen, mit einem porösen, phasenveränderlichen Medium (PCM) verfüllten Kavität, berichtet. Den zwei vertikalen Berandungen der Kavität sind zwei, den Schmelzpunkt des PCM einschließende Temperaturen aufgeprägt, während die beiden horizontalen Berandungen adiabat gehalten werden. Das poröse Medium ist durch einen anisotropen Permeabilitätstensor charakterisiert, dessen Hauptachsen bezüglich des Gravitationsvektors beliebig orientiert sein können. Das Problem ist durch das Seitenverhältnis A, die Rayleigh-Zahl Ra, das Anisotropienverhältnis R und den Orientierungswinkel Θ des Permeabilitätstensor bestimmt. Hauptaugenmerk gilt dem Einfluß der anisotropen Permeabilität auf das Strömungsverhalten und den Wärme-übergang beim Phasenwechselprozeß flüssig/fest. Die Lösungsmethode basiert auf dem Kontrollvolumenprinzip in Verbindung mit der Landau-Transformation über welche das irreguläre Strömungsgebiet in ein rechteckiges abgebildet wird. Ergebnisse bezüglich Strömungsfeld, Temperaturverteilung, Phasengrenzenort und Wärmeübergang werden fürA=2,5Ra=40 0<=Θ<=π 0,25<=R<=4 mitgeteilt. Es zeigte sich, daß der Gleichgewichtszustand des Phasenwechselsprozesses fest/flüssig sowohl durch das Anisotropieverhältnis R als auch durch den Orientierungswinkel Θ des Permeabilitätstensors wesentlich beeinflußt werden kann. Zum einen existiert bei festgehaltenen ParameternA, Ra undR eine optimale Orientierung Θmax, bei der die Stromstärke, das Flüssigkeitsvolumen und der Wärmestrom Maximalwerte erreichen, während für Θmin=Θmax+π/2 Minimalwerte resultieren. Ist das anisotrope Medium entlang der Optimalrichtung Θmax orientiert, so ergibt sich zum anderen, daß eine Vergrößerung der in diese Richtung fallenden Permeabilitätskomponente die Stromstärke und den Wärmestrom in gleichem Maße erhöht, während eine Vergrößerung der anderen Permeabilitätskomponente nur vernachlässigbaren Einfluß hat. In den untersuchten Parameterbereichen lag die Optimalrichtung zwischen dem Gravitationsvektor und der Hauptstromrichtung.

United polarizable multipole water model for molecular mechanics simulation

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Qi, Rui; Wang, Qiantao; Ren, Pengyu, E-mail: pren@mail.utexas.edu

2015-07-07

We report the development of a united AMOEBA (uAMOEBA) polarizable water model, which is computationally 3–5 times more efficient than the three-site AMOEBA03 model in molecular dynamics simulations while providing comparable accuracy for gas-phase and liquid properties. In this coarse-grained polarizable water model, both electrostatic (permanent and induced) and van der Waals representations have been reduced to a single site located at the oxygen atom. The permanent charge distribution is described via the molecular dipole and quadrupole moments and the many-body polarization via an isotropic molecular polarizability, all located at the oxygen center. Similarly, a single van der Waals interactionmore » site is used for each water molecule. Hydrogen atoms are retained only for the purpose of defining local frames for the molecular multipole moments and intramolecular vibrational modes. The parameters have been derived based on a combination of ab initio quantum mechanical and experimental data set containing gas-phase cluster structures and energies, and liquid thermodynamic properties. For validation, additional properties including dimer interaction energy, liquid structures, self-diffusion coefficient, and shear viscosity have been evaluated. The results demonstrate good transferability from the gas to the liquid phase over a wide range of temperatures, and from nonpolar to polar environments, due to the presence of molecular polarizability. The water coordination, hydrogen-bonding structure, and dynamic properties given by uAMOEBA are similar to those derived from the all-atom AMOEBA03 model and experiments. Thus, the current model is an accurate and efficient alternative for modeling water.« less

Coulomb replica-exchange method: handling electrostatic attractive and repulsive forces for biomolecules.

PubMed

Itoh, Satoru G; Okumura, Hisashi

2013-03-30

We propose a new type of the Hamiltonian replica-exchange method (REM) for molecular dynamics (MD) and Monte Carlo simulations, which we refer to as the Coulomb REM (CREM). In this method, electrostatic charge parameters in the Coulomb interactions are exchanged among replicas while temperatures are exchanged in the usual REM. By varying the atom charges, the CREM overcomes free-energy barriers and realizes more efficient sampling in the conformational space than the REM. Furthermore, this method requires only a smaller number of replicas because only the atom charges of solute molecules are used as exchanged parameters. We performed Coulomb replica-exchange MD simulations of an alanine dipeptide in explicit water solvent and compared the results with those of the conventional canonical, replica exchange, and van der Waals REMs. Two force fields of AMBER parm99 and AMBER parm99SB were used. As a result, the CREM sampled all local-minimum free-energy states more frequently than the other methods for both force fields. Moreover, the Coulomb, van der Waals, and usual REMs were applied to a fragment of an amyloid-β peptide (Aβ) in explicit water solvent to compare the sampling efficiency of these methods for a larger system. The CREM sampled structures of the Aβ fragment more efficiently than the other methods. We obtained β-helix, α-helix, 3(10)-helix, β-hairpin, and β-sheet structures as stable structures and deduced pathways of conformational transitions among these structures from a free-energy landscape. Copyright © 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Numerical Integration Techniques for Curved-Element Discretizations of Molecule–Solvent Interfaces

PubMed Central

Bardhan, Jaydeep P.; Altman, Michael D.; Willis, David J.; Lippow, Shaun M.; Tidor, Bruce; White, Jacob K.

2012-01-01

Surface formulations of biophysical modeling problems offer attractive theoretical and computational properties. Numerical simulations based on these formulations usually begin with discretization of the surface under consideration; often, the surface is curved, possessing complicated structure and possibly singularities. Numerical simulations commonly are based on approximate, rather than exact, discretizations of these surfaces. To assess the strength of the dependence of simulation accuracy on the fidelity of surface representation, we have developed methods to model several important surface formulations using exact surface discretizations. Following and refining Zauhar’s work (J. Comp.-Aid. Mol. Des. 9:149-159, 1995), we define two classes of curved elements that can exactly discretize the van der Waals, solvent-accessible, and solvent-excluded (molecular) surfaces. We then present numerical integration techniques that can accurately evaluate nonsingular and singular integrals over these curved surfaces. After validating the exactness of the surface discretizations and demonstrating the correctness of the presented integration methods, we present a set of calculations that compare the accuracy of approximate, planar-triangle-based discretizations and exact, curved-element-based simulations of surface-generalized-Born (sGB), surface-continuum van der Waals (scvdW), and boundary-element method (BEM) electrostatics problems. Results demonstrate that continuum electrostatic calculations with BEM using curved elements, piecewise-constant basis functions, and centroid collocation are nearly ten times more accurate than planartriangle BEM for basis sets of comparable size. The sGB and scvdW calculations give exceptional accuracy even for the coarsest obtainable discretized surfaces. The extra accuracy is attributed to the exact representation of the solute–solvent interface; in contrast, commonly used planar-triangle discretizations can only offer improved approximations with increasing discretization and associated increases in computational resources. The results clearly demonstrate that our methods for approximate integration on an exact geometry are far more accurate than exact integration on an approximate geometry. A MATLAB implementation of the presented integration methods and sample data files containing curved-element discretizations of several small molecules are available online at http://web.mit.edu/tidor. PMID:17627358

Trans-oceanic Remote Power Hardware-in-the-Loop: Multi-site Hardware, Integrated Controller, and Electric Network Co-simulation

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Lundstrom, Blake R.; Palmintier, Bryan S.; Rowe, Daniel

Electric system operators are increasingly concerned with the potential system-wide impacts of the large-scale integration of distributed energy resources (DERs) including voltage control, protection coordination, and equipment wear. This prompts a need for new simulation techniques that can simultaneously capture all the components of these large integrated smart grid systems. This paper describes a novel platform that combines three emerging research areas: power systems co-simulation, power hardware in the loop (PHIL) simulation, and lab-lab links. The platform is distributed, real-time capable, allows for easy internet-based connection from geographically-dispersed participants, and is software platform agnostic. We demonstrate its utility by studyingmore » real-time PHIL co-simulation of coordinated solar PV firming control of two inverters connected in multiple electric distribution network models, prototypical of U.S. and Australian systems. Here, the novel trans-pacific closed-loop system simulation was conducted in real-time using a power network simulator and physical PV/battery inverter at power at the National Renewable Energy Laboratory in Golden, CO, USA and a physical PV inverter at power at the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation's Energy Centre in Newcastle, NSW, Australia. This capability enables smart grid researchers throughout the world to leverage their unique simulation capabilities for multi-site collaborations that can effectively simulate and validate emerging smart grid technology solutions.« less

Trans-oceanic Remote Power Hardware-in-the-Loop: Multi-site Hardware, Integrated Controller, and Electric Network Co-simulation

DOE PAGES

Lundstrom, Blake R.; Palmintier, Bryan S.; Rowe, Daniel; ...

2017-07-24

Electric system operators are increasingly concerned with the potential system-wide impacts of the large-scale integration of distributed energy resources (DERs) including voltage control, protection coordination, and equipment wear. This prompts a need for new simulation techniques that can simultaneously capture all the components of these large integrated smart grid systems. This paper describes a novel platform that combines three emerging research areas: power systems co-simulation, power hardware in the loop (PHIL) simulation, and lab-lab links. The platform is distributed, real-time capable, allows for easy internet-based connection from geographically-dispersed participants, and is software platform agnostic. We demonstrate its utility by studyingmore » real-time PHIL co-simulation of coordinated solar PV firming control of two inverters connected in multiple electric distribution network models, prototypical of U.S. and Australian systems. Here, the novel trans-pacific closed-loop system simulation was conducted in real-time using a power network simulator and physical PV/battery inverter at power at the National Renewable Energy Laboratory in Golden, CO, USA and a physical PV inverter at power at the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation's Energy Centre in Newcastle, NSW, Australia. This capability enables smart grid researchers throughout the world to leverage their unique simulation capabilities for multi-site collaborations that can effectively simulate and validate emerging smart grid technology solutions.« less

Sentinel-Lymphknoten-Biopsie des Melanoms mittels Indocyaningrün und "FOVIS"-System.

PubMed

Göppner, Daniela; Nekwasil, Stephan; Jellestad, Anne; Sachse, Alexander; Schönborn, Karl-Heinz; Gollnick, Harald

2017-02-01

Der Nachweis metastatischer Infiltrate im Sentinel-Lymphkoten (SLN) gilt als wesentlicher prognostischer Faktor des Melanoms. Alternativ zur Farbstoffmethode mit Patentblau zum Goldstandard der SLN-Biopsie (SLNB) mittels Radiokolloid wird die fluoreszenzoptische Darstellung mit Hilfe von Indocyaningrün (ICG) und Nahinfrarot (NIR)-Kamerasystem kommuniziert. Im Vergleich zur konventionellen Methode wurde die Wertigkeit des ICG-/NIR-Verfahrens in Abhängigkeit vom Body-Mass-Index (BMI) des Patienten und der Konzentration von ICG bezüglich der Visualisierung des Lymphabstroms und des SLNs untersucht. An zehn Patienten wurde die SLNB mittels Technetium-99m, Patentblau und ICG durchgeführt. Die Fluoreszenz-Darstellung von Lymphbahnen und SLN erfolgte in Echtzeit mittels der NIR-Kameratechnik "FOVIS". Je nach erzielter Bildqualität wurde ICG in einer Dosis von 0,25 mg bis 2,5 mg intrakutan appliziert. Neun der zehn SLN wurden fluoreszenzoptisch identifiziert (90 %), alle zehn radioaktiv (100 %), nur acht (80 %) mittels ICG-Grünfärbung bzw. Patenblau-Markierung. Transdermal wurde ein SLN dargestellt (10 %). In Korrelation zum BMI waren höhere ICG-Mengen, bis zu 2,5 mg intrakutan absolut, in der Darstellung der Lymphbahnen von Vorteil. Die SLN-Fluoreszenzmarkierung mit dem ICG/NIR-Kamera-System "FOVIS" stellt eine sichere Alternative zur Farbstoffmethode mit Patentblau ergänzend zur Radiokolloidmethode mit Technetium-99m dar. Weitere Studien zur optimalen Dosierung von ICG und transdermalen Bildgebung in Relation zum BMI sind notwendig. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Metastatic neuroblastoma of the mandible: a cytogenetic and molecular genetic study.

PubMed

Manor, Esther; Kapelushnik, Joseph; Joshua, Ben-Zion; Bodner, Lipa

2012-08-01

Neuroblastoma (NB) jaw metastases are rare. Here, we report on cytogenetic and genetic studies on metastatic NB to the mandible. A 7-year-old boy, with an abdominal neuroblastoma, presented with a mass of the left body of the mandible. Cytogenetic analysis of the original tumor and the mandibular lesion biopsies revealed similar heterogenous subclones with 42 ~ 47,XY,+der(1)(q11 → qter),-2,del(7)(q21.1 → qter),-8,-9,-10,-11,del(11)(q13.3 → qter),-13,-14,-15,-17, + 18-18,der(18)(?),+21,+m1,+m2,+m3,+m4,+m5,+m6,+m7[cp25]. The different markers were identified by SKY analysis. Most of the cells carried 3-6 of these translocations: der(1;21), der(2;9;17), der(2;15;18), der(2;15;Y), der(8;10), der(10;17). Molecular examination using Neuroblastoma MLPA kit (MRC-Holland) revealed gain of 1q25, 1q42, 2q33, 2p23, 2p24 (N-myc), and 21q22, and loss of 11q22, 11q23, 17p13, and 17q11. FISH analysis using N-myc probe showed high amplification levels of N-myc. The cytogenetic and molecular genetic work-ups revealed that the mandibular lesion is a metastasis of the original abdominal tumor and not a second primary caused by the aggressive treatment. Clinical parameters such as : patient's age, site of primary tumor and the mandibular metastasis, together with poor prognosis genetic markers explain the patient's short-term survival.

Performance Results for Massachusetts and Rhode Island Deep Energy Retrofit Pilot Community

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Gates, C.; Neuhauser, K.

2014-03-01

Between December, 2009 and December, 2012 42 deep energy retrofit (DER) projects were completed through a DER pilot program sponsored by National Grid and conducted in Massachusetts and Rhode Island. 37 of these projects were comprehensive retrofits while 5 were partial DERs, meaning that high performance retrofit was implemented for a single major enclosure component or a limited number of major enclosure components. The 42 DER projects represent 60 units of housing. The comprehensive projects all implemented a consistent 'package' of measures in terms of the performance targeted for major building components. Projects exhibited some variations in the approach tomore » implementing the retrofit package. Pre- and post-retrofit air leakage measurements were performed for each of the projects. Each project also reported information about project costs including identification of energy-related costs. Post-retrofit energy-use data was obtained for 29 of the DER projects. Post-retrofit energy use was analyzed based on the net energy used by the DER project regardless of whether the energy was generated on site or delivered to the site. Homeowner surveys were returned by 12 of the pilot participants. Based on the community experience, this DER package is expected to result in yearly source energy use near 110 MMBtu/year or approximately 40% below the Northeast regional average. Larger to medium sized homes that successful implement these retrofits can be expected to achieve source EUI that is comparable to Passive House targets for new construction. The community of DER projects show post-retrofit airtightness below 1.5 ACH50 to be eminently achievable.« less

Surface force measurements and simulations of mussel-derived peptide adhesives on wet organic surfaces

PubMed Central

Levine, Zachary A.; Rapp, Michael V.; Wei, Wei; Mullen, Ryan Gotchy; Wu, Chun; Zerze, Gül H.; Mittal, Jeetain; Waite, J. Herbert; Israelachvili, Jacob N.; Shea, Joan-Emma

2016-01-01

Translating sticky biological molecules—such as mussel foot proteins (MFPs)—into synthetic, cost-effective underwater adhesives with adjustable nano- and macroscale characteristics requires an intimate understanding of the glue’s molecular interactions. To help facilitate the next generation of aqueous adhesives, we performed a combination of surface forces apparatus (SFA) measurements and replica-exchange molecular dynamics (REMD) simulations on a synthetic, easy to prepare, Dopa-containing peptide (MFP-3s peptide), which adheres to organic surfaces just as effectively as its wild-type protein analog. Experiments and simulations both show significant differences in peptide adsorption on CH3-terminated (hydrophobic) and OH-terminated (hydrophilic) self-assembled monolayers (SAMs), where adsorption is strongest on hydrophobic SAMs because of orientationally specific interactions with Dopa. Additional umbrella-sampling simulations yield free-energy profiles that quantitatively agree with SFA measurements and are used to extract the adhesive properties of individual amino acids within the context of MFP-3s peptide adhesion, revealing a delicate balance between van der Waals, hydrophobic, and electrostatic forces. PMID:27036002

France’s New NATO Policy: Leveraging a Realignment of the Alliance?

DTIC Science & Technology

2009-01-01

things that others only think. Former Socialist foreign minister, Hubert Védrine, put it in particularly stark terms: Were France to become a...see Ronja Kempin and Marco Overhaus, “Kein grosser Sprung in der Entwicklung der ESVP: Lehren aus der französischen Ratpräsidentschaft” [“No great

Die Bestimmung der Herkunft der Marmore von Büsten der Münchener Residenz

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Riederer, Josef; Hoefs, Joachim

1980-09-01

51 Greek, Roman and Renaissance marble busts from the Antiquarium of the Residenz in Munich were studied for their C- and O-isotopic composition. Apart from some overlapping values, this technique permits — contrary to microscopic and chemical methods — localization of different Turkish, Greek and Italian marble deposits.

Disruptive Ideas for Power Grid Security and Resilience With DER

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Ibrahim, Erfan

This presentation by Erfan Ibrahim was prepared for NREL's 2017 Cybersecurity and Reslience Workshop on distributed energy resource (DER) best practices. The presentation provides an overview of NREL's Cyber-Physical Systems Security and Resilience R&D Center, the Center's approach to cybersecurity, and disruptive ideas for power grid security and resilience with DER.

Die Deutsche Statistische Gesellschaft in der Weimarer Republik und während der Nazidiktatur

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wilke, Jürgen

Nach anfänglichen Schwierigkeiten durch den 1. Weltkrieg erlangte die Deutsche Statistische Gesellschaft (DStatG) unter dem renommierten Statistiker und Vorsitzenden der DStatG, Friedrich Zahn, durch eine Vielzahl von Aktivitäten hohes Ansehen. Es gab Bestrebungen, Statistiker aus allen Arbeitsfeldern der Statistik in die DStatG zu integrieren, wobei die "Mathematische Statistik" nur zögerlich akzeptiert wurde (Konjunkturforschung, Zeitreihenanalyse). Nach der Machtübernahme 1933 durch Adolf Hitler geriet die DStatG in das Fahrwasser nationalsozialistischer Ideologie und Politik (Führerprinzip, Gleichschaltung des Vereinswesens). Damit war eine personelle Umstrukturierung in der DStatG verbunden. Politisch Missliebige und rassisch Verfolgte mussten die DStatG verlassen (Bernstein, Freudenberg, Gumbel u.a.). Unter den Statistikern gab es alle Abstufungen im Verhalten zum Regime von Ablehnung und zwangsweiser Anpassung über bereitwilliges Mitläufertum bis zu bewusster Täterschaft. Besonders die Bevölkerungsstatistik wurde durch die NS- Rassenpolitik auf lange Sicht diskreditiert. Im Rahmen von Wirtschaftsplanung und Aufrüstung wurden neue zukunftsträchtige statistische Modelle (Grünig, Bramstedt, Leisse) entwickelt.

Crystallization and preliminary X-ray analysis of Der f 2, a potent allergen derived from the house dust mite (Dermatophagoides farinae)

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Roeber, Dana; Achari, Aniruddha; Takai, Toshiro; Okumura, Yasushi; Scott, David L.

2003-01-01

Although a number of allergens have been identified and isolated, the underlying molecular basis for the potent immune response is poorly understood. House dust mites (Dermatophagoides sp.) are ubiquitous contributors to atopy in developed countries. The rhinitis, dermatitis and asthma associated with allergic reactions to these arthropods are frequently caused by relatively small (125-129 amino acids) mite proteins of unknown biological function. Der f 2, a major allergen from the mite D. farinae, has been recombinantly expressed, characterized and crystallized. The crystals belong to the tetragonal space group I4(1)22, with unit-cell parameters a = b = 95.2, c = 103.3 A. An essentially complete (97.2%) data set has been collected to 2.4 A at a synchrotron source. Attempts to solve the crystal structure of Der f 2 by molecular replacement using the NMR coordinates for either Der f 2 or Der p 2 (the homologous protein from D. pteronyssinus) failed, but preliminary searches using the crystalline Der p 2 atomic coordinates appear to be promising.

Reisen im freien Fall - Teil 2: Das Zwillingsparadoxon aus dem Blickwinkel der ART

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Sonne, Bernd; Weiß, Reinhard

2013-07-01

Nachdem wir uns mit den Prinzipien der ART und einigen Beispielen vertraut gemacht haben, kommen wir nun zur Berechnung des Zwillingsparadoxons aus Sicht des reisenden Zwillings. Dabei spielt das Äquivalenzprinzip eine große Rolle. Deshalb wird die Bewegungssituation noch einmal erläutert, diesmal aus Sicht von Katrin. Sie befindet sich in ihrem System S'in Ruhe. In ihrem System läuft die Zeit t'ab. Nach dem Start fühlt Katrin jedoch eine Kraft, die sie als Gravitationskraft interpretieren kann. Sie merkt es daran, dass sie in den Sitz gedrückt wird. Nach einiger Zeit werden die Triebwerke abgeschaltet, und das Raumschiff fliegt mit konstanter Geschwindigkeit weiter, Phase 2. Anschließend wird der Schub der Triebwerke solange umgekehrt, bis das Raumschiff irgendwo mit der Geschwindigkeit null am Umkehrpunkt U landet, Phase 3 (Abb. 15.1). Die Erde, auf der sich Michael befindet, bewegt sich mit x'(t') aus Sicht von Katrin im freien Fall von ihr weg, s. das Experiment mit dem steigenden Fahrstuhl in Abschn. 13.2.1.

Prevalence of house dust mite allergens in low-income homes with evaporative coolers in a semiarid climate.

PubMed

Johnston, James D; Barney, Taylor P; Crandall, Justin H; Brown, Marinn A; Westover, Tarah R; Paulson, Sterling M; Smith, Madeleine S; Weber, K Scott

2018-01-02

House dust mites are typically absent in homes in arid and semiarid climates due to low humidity. Evaporative "swamp" cooling significantly increases indoor humidity in dry climates and is suspected of promoting dust mite survival in these regions. We investigated the prevalence and concentration of mite allergens in dust from low-income homes (N = 22) with evaporative coolers in Utah County, Utah. Overall, 15 homes (68.2%) were positive for either Der p 1 or Der f 1 in at least 1 location. Geometric mean allergen levels in mattresses were 0.107 and 0.087 ug/g dust for Der p 1 and Der f 1, respectively. In furniture, levels were 0.143 and 0.165 ug/g dust for Der p1 and Der f 1, respectively. The percentage of positive homes in this study was much higher than previously reported in larger homes with swamp coolers in the same community. These results suggest socioeconomic factors may play a role in dust mite allergen prevalence in homes with evaporative coolers in dry climates.

Ein statistisches Modell zum Einfluß der thermischen Bewegung auf NMR-Festkörperspektren

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ploss, W.; Freude, D.; Pfeifer, H.; Schmiedel, H.

Es wird ein statistisches Modell zum Einfluß der thermischen Bewegung auf die NMR-Linienform vorgestellt, das die Verschmälerung von Festkörper-Spektren bei wachsender Temperatur beschreibt. Das Modell geht von der Annahme aus, daß nach einer Ortsveränderung eines Kerns infolge thermischer Bewegung jede beliebige Kernresonanzfrequenz mit der durch das Festkörperspektrum vorgegebenen Wahrscheinlichkeit angenommen werden kann. Am Beispiel der Festkörper-Gaußlinie wird der Unterschied zu dem bekannten Modell von ANDERSON und WEISS verdeutlicht.Translated AbstractA Statistical Model for the Influence of Thermal Motion on N. M. R. Spectra in SolidsA theory is proposed which allows to describe the narrowing of n. m. r.-line width in the presence of thermal motions of the spins. The model is based on the assumption, that the local resonance frequency of a given spin immediately after the jump is distributed according to the n. m. r.-line shape of the rigid lattice. The difference to the well-known ANDERSON-WEISS-model of spectral narrowing is demonstrated for a gaussian line shape.

Edge effects control helical wrapping of carbon nanotubes by polysaccharides

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Liu, Yingzhe; Chipot, Christophe; Shao, Xueguang; Cai, Wensheng

2012-03-01

Carbon nanotubes (CNTs) wrapped by polysaccharide chains via noncovalent interactions have been shown to be soluble and dispersed in aqueous environments, and have several potential chemical and biomedical applications. The wrapping mechanism, in particular the role played by the end of the CNT, remains, however, unknown. In this work, a hybrid complex formed by an amylose (AMYL) chain and a single-walled carbon nanotube (SWNT) has been examined by means of atomistic molecular dynamics (MD) simulations to assess its propensity toward self-assembly, alongside its structural characteristics in water. To explore edge effects, the middle and end regions of the SWNT have been chosen as two initial wrapping sites, to which two relative orientations have been assigned, i.e. parallel and orthogonal. The present results prove that AMYL can wrap spontaneously around the tubular surface, starting from the end of the SWNT and driven by both favorable van der Waals attraction and hydrophobic interactions, and resulting in a perfectly compact, helical conformation stabilized by an interlaced hydrogen-bond network. Principal component analysis carried out over the MD trajectories reveals that stepwise burial of hydrophobic faces of pyranose rings controlled by hydrophobic interactions is a key step in the formation of the helix. Conversely, if wrapping proceeds from the middle of the SWNT, self-organization into a helical structure is not observed due to strong van der Waals attractions preventing the hydrophobic faces of the AMYL chain generating enough contacts with the tubular surface.Carbon nanotubes (CNTs) wrapped by polysaccharide chains via noncovalent interactions have been shown to be soluble and dispersed in aqueous environments, and have several potential chemical and biomedical applications. The wrapping mechanism, in particular the role played by the end of the CNT, remains, however, unknown. In this work, a hybrid complex formed by an amylose (AMYL) chain and a single-walled carbon nanotube (SWNT) has been examined by means of atomistic molecular dynamics (MD) simulations to assess its propensity toward self-assembly, alongside its structural characteristics in water. To explore edge effects, the middle and end regions of the SWNT have been chosen as two initial wrapping sites, to which two relative orientations have been assigned, i.e. parallel and orthogonal. The present results prove that AMYL can wrap spontaneously around the tubular surface, starting from the end of the SWNT and driven by both favorable van der Waals attraction and hydrophobic interactions, and resulting in a perfectly compact, helical conformation stabilized by an interlaced hydrogen-bond network. Principal component analysis carried out over the MD trajectories reveals that stepwise burial of hydrophobic faces of pyranose rings controlled by hydrophobic interactions is a key step in the formation of the helix. Conversely, if wrapping proceeds from the middle of the SWNT, self-organization into a helical structure is not observed due to strong van der Waals attractions preventing the hydrophobic faces of the AMYL chain generating enough contacts with the tubular surface. Electronic supplementary information (ESI) available: Table S1 shows the details of the systems for molecular dynamics simulations. Figure S1 shows time evolution of the distance RMSD over the heavy atoms of the AMYL chain with respect to the initial structure. The hydrogen-bond network including inter-residue and inter-turn hydrogen bonds monitored in the course of self-assembly is delineated in Figure S2. Figure S3 shows the equilibrium conformation of the initial right-handed AMYL chain wrapping the nanotube. See DOI: 10.1039/c2nr11979j

IQM-Reifegradmodell für die Bewertung und Verbesserung des Information Lifecycle Management Prozesses

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Baškarada, Saša; Gebauer, Marcus; Koronios, Andy; Gao, Jing

Heutige Organisationen produzieren und speichern mehr Informationen als je zuvor. Der resultierende Informationsüberfluss, zusammen mit einem Mangel an Qualitätssicherung für das Information Lifecycle Management, führt zu einem unsicheren Status der Informationsqualität in vielen Organisationen. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass das Bewerten, Verbessern und Steuern der Informationsqualität ein offenkundig schwieriges Unterfangen ist. Dieses Kapitel stellt ein Modell zur Bewertung und Verbesserung der Information Quality Management Capability Maturity (IQM-Reifegrad) vor. Es wird ein Satz von Kriterien vorgestellt, der aus Literaturrecherche und Fallstudien abgeleitet wurde. Die Reifegradindikatoren werden validiert und in einem mehrstufigen Reifegradmodell durch eine Delphi-Studie gruppiert. Das abgeleitete IQM-Reifegradmodell hilft Organisationen ihre bestehenden Praktiken im IQM zu bewerten und potentielle Lücken und Verbesserungsstrategien zu ermitteln.

Cosmological models constructed by van der Waals fluid approximation and volumetric expansion

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Samanta, G. C.; Myrzakulov, R.

The universe modeled with van der Waals fluid approximation, where the van der Waals fluid equation of state contains a single parameter ωv. Analytical solutions to the Einstein’s field equations are obtained by assuming the mean scale factor of the metric follows volumetric exponential and power-law expansions. The model describes a rapid expansion where the acceleration grows in an exponential way and the van der Waals fluid behaves like an inflation for an initial epoch of the universe. Also, the model describes that when time goes away the acceleration is positive, but it decreases to zero and the van der Waals fluid approximation behaves like a present accelerated phase of the universe. Finally, it is observed that the model contains a type-III future singularity for volumetric power-law expansion.

Enhanced Chiral Discriminatory van der Waals Interactions Mediated by Chiral Surfaces

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Barcellona, Pablo; Safari, Hassan; Salam, A.; Buhmann, Stefan Yoshi

2017-05-01

We predict a discriminatory interaction between a chiral molecule and an achiral molecule which is mediated by a chiral body. To achieve this, we generalize the van der Waals interaction potential between two ground-state molecules with electric, magnetic, and chiral response to nontrivial environments. The force is evaluated using second-order perturbation theory with an effective Hamiltonian. Chiral media enhance or reduce the free interaction via many-body interactions, making it possible to measure the chiral contributions to the van der Waals force with current technology. The van der Waals interaction is discriminatory with respect to enantiomers of different handedness and could be used to separate enantiomers. We also suggest a specific geometric configuration where the electric contribution to the van der Waals interaction is zero, making the chiral component the dominant effect.

Campus Single Sign-On und hochschulübergreifendes Identity Management

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Hommel, Wolfgang

Das im Rahmen von IntegraTUM für die TUM geschaffene Identity & Access Management System setzt das Paradigma unified login um, d. h. ein Benutzer kann alle für ihn relevanten Dienste innerhalb der Hochschule mit derselben Loginname-/Passwortkombination nutzen. Dieser Artikel zeigt, wie auf Basis der Software Shibboleth und der deutschlandweiten Hochschulföderation DFN-AAI als weitere Mehrwerte das campusweite web single sign-on und die nahtlose Nutzung zahlreicher externer Web-Anwendungen erreicht werden. Als Beispiel für die Abläufe bei der Erschließung neuer Dienste für die hochschulübergreifende Nutzung wird die Anbindung von Learning Management Systemen auf Basis des DFN-AAI E-Learning-Profils diskutiert. Den umfassenden Vorteilen werden schließlich die aktuellen technischen Grenzen bei der Umsetzung des hochschulübergreifenden Identity Management gegenübergestellt.

Smart Meter Rollout: Intelligente Messsysteme als Schnittstelle zum Kunden im Smart Grid und Smart Market

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Vortanz, Karsten; Zayer, Peter

Das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende ist verabschiedet. Ab 2017 sind moderne Messeinrichtungen (mME) und intelligente Messsysteme (iMSys) zu verbauen und zu betreiben. Der "deutsche Weg" für die Einführung von Smart Metern sieht einen stufenweisen Rollout sowie ein Höchstmaß an Informations- und Datensicherheit vor. Dabei spielen iMSys und mME eine wichtige Rolle bei der Neugestaltung der intelligenten Netze (Smart Grids) und des neuen Marktmodells (Smart Market). Dieser Beitrag beschäftigt sich mit den neuen Gesetzen, den Marktrollen und ihren Aufgaben, Datenschutz und Datensicherheit, dem iMSys als sichere Lösung, dem sicheren Betrieb von Smart Meter Gateways, Smart Grid - Smart Market, dem Zusammenspiel zwischen reguliertem Bereich und Markt, den Einsatzbereichen der iMSys sowie den Auswirkungen auf Prozesse und Systeme und gibt Handlungsempfehlungen.

Individuelle Templates für Rekonstruktionen des linken Herzventrikels

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Feder, Stefan; Falk, Volkmar; Gutberiet, Matthias; Bartz, Dirk

Bei krankhaften Vergrößerungen des linken Herzventrikels kann eine chirurgische Ventrikelrekonstruktion zur Verbesserung der Herzleistung beitragen. Die dabei erstellte Ventrikelgeometrie ist von entscheidender Bedeutung. Diese Studie befasst sich mit der computerbasierten Planung von individuellen Schablonen (Templates) für Ventrikelrekonstruktionen. Ziel ist es aus Cardio-CT-Daten, präoperativ, patientenindividuelle 3D-Modelle für Ventrikeltemplates zu erstellen. Hierfür wird aus CT-Daten der linksventrikuläre Blutpool segmentiert und daraus das Ventrikeltemplate modelliert. Dies geschieht anhand von zwei Kriterien: dem physiologischen Ventrikelfüllungsvolumen und der hämodynamisch günstigen ellipsoiden Form. Es konnten 20 3D-Templatemodelle mit einem durchschnittlichen Volumen von 144 ml erstellt werden. Die ellipsoide Form konnte durch manuelle Modellierung erreicht werden. Der Nachweis verbesserter Operationsergebnisse muss in nachfolgenden klinischen Studien erbracht werden.

Thermally driven up-slope flows: state of the art and open questions

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zardi, D.

2015-12-01

Thermally driven flows over simple slopes are a relevant research topic, not only per se, but also as a source of key concepts for understanding and modelling many other flows over more complex topographies. However, compared to down-slope, up-slope flows have received much less attention in the literature. Indeed, to investigate katabatic winds many extensive and well equipped field measurements were performed in recent years under various research projects, and a series of high-resolution numerical simulations were run. On the contrary, few field experiments have provided detailed datasets documenting the development of anabatic flows, and the analysis of numerical investigations still relies on Schumann's (1990) pioneering LES simulations. Also, analytic solutions - such as Prandtl's (1942) constant-K profiles - reproduce fairly well katabatic flows, but are definitely inadequate to accurately reproduce field data for up-slope flows (Defant 1949). In particular, some open questions still claim for further investigations, such as the conditions of instability of slope-parallel flow vs. vertical motions, and the related possible occurrence of flow separation, and the similarity analysis of slope-normal velocity profiles of temperature anomaly, wind intensity and turbulence related quantities. Here a review of the state of the art on the subject is proposed, along with some insights into possible future developments. ReferencesDefant, F., 1949: Zur Theorie der Hangwinde, nebst Bemerkungen zur Theorie der Berg- und Talwinde. [A theory of slope winds, along with remarks on the theory of mountain winds and valley winds]. Arch. Meteor. Geophys. Bioclimatol., Ser. A, 1, 421-450 (Theoretical and Applied Climatology). [English translation: Whiteman, C.D., and E. Dreiseitl, 1984: Alpine meteorology: Translations of classic contributions by A. Wagner, E. Ekhart and F. Defant. PNL-5141 / ASCOT-84-3. Pacific Northwest Laboratory, Richland, Washington, 121 pp]. Prandtl, L., 1942: Strömungslehre [Flow Studies]. Vieweg und Sohn, Braunschweig, 382 pp. Schumann, U., 1990: Large-eddy simulation of the up-slope boundary layer. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 116, 637-670.

Mercaptursäure und Nukleosidaddukt im Harn als Biomarker in 1-Hydroxymethylpyren-exponierten Ratten

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ma, Lan

2002-01-01

1-Methylpyren (MP) ist hepatokanzerogen in neugeborenen männlichen Mäusen. Durch Hydroxylierung an der benzylischen Stelle und anschließende Sulfonierung wird MP zu DNA-reaktivem 1-Sulfooxymethylpyren (SMP) aktiviert. In der Ratte führt die Exposition des benzylischen Alkohols, 1-Hydroxymethylpyren (HMP), zur DNA-Adduktbildung in verschiedenen Geweben. Eventuelle Konsequenz der Toxifizierung ist die Ausscheidung entsprechender Mercaptursäure und Nukleosidaddukt im Harn, welche aufgrund ihrer Herkunft als Biomarker eignen könnten. In dieser Arbeit wird die Ausscheidung der Mercaptursäure und des N2-Desoxyguanosinadduktes in HMP-exponierten Ratten untersucht. Nach der Applikation von HMP bzw. MP wurden weniger als 1 % der Dosis als MPMA über Urin und Faeces ausgeschieden (0 - 48 h). Die Ausscheidung erfolgt hauptsächlich in den ersten 24 h nach der Applikation. MPdG konnte weder in Urin noch in Faeces der HMP-behandelten Tieren identifiziert werden. Nach direkter SMP-Applikation wurde MPdG nur in sehr geringe Menge (weniger als 0,9 ppm in 12 h) im Urin gefunden. Aufgrund der geringen Menge eignet sich MPdG nicht als Biomarker. MPMA dagegen, lässt sich analytisch gut erfassen. Es sollte daher untersucht werden, ob MPMA die Toxifizierung des HMP wiederspiegelt. Die Voraussetzung dafür ist die Kenntnisse über das Metabolismusmuster von HMP. Es wurde daher umfassende Untersuchungen zum Metabolismus des HMP durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass mehr als 80 % der Metaboiten in ihrer oxidierten Form (PCS, deren Glucuronsäure-Konjugate sowie phenolische Sulfatester der PCS) ausgeschieden wurden. Demnach spielt die Oxidation des HMP zu PCS eine sehr wichtige Rolle bei der Detoxifizierung und Ausscheidung von HMP. Ferne konnte nachgewiesen werden, dass die Enzyme Alkohol- und Aldehyd-Dehydrogenase an der Oxidation von HMP beteiligt waren. Die Inhibitoren Disulfiram und Ethanol der o. g. Enzyme wurde daher zur Modulation der Detoxifizierung in vivo eingesetzt. Die Veränderungen in der Toxifizierung von HMP zu SMP wurden durch die SMP-Konzentration im Plasma, die DNA-Addukthäufigkeit und die MPMA-Ausscheidung erfasst. Die Vorbehandlung von Disulfiram und Ethanol führte zu tendentielle Erhöhung der SMP-Konzentration im Plasma, DNA-Addukthäufigkeit in der Leber und die MPMA-Ausscheidung. Bemerkenswert ist jedoch, dass bereits eine Dosis von 0,2 g Ethanol/kg Körpermasse bereits zu statistisch signifikanten Erhöhungen der MPMA-Ausscheidung bei weiblichen Ratten. 1-Methylpyrene is hepatocarcinogenic in rodents. It is metabolized primarily to 1-hydroxymethylpyrene (HMP) by various cDNA-expressed rat and human cytochromes P450. HMP is activated to a highly reactive sulfuric acid ester, 1-sulfooxymethylpyrene (SMP), by sulphotransferases. In the rat, this activation pathway leads to the formation of DNA adducts in various tissues. Possible consequences of the toxification could be the excretion of the corresponding mercapturic acid and nucleosidadduct in urine and feces. Because of their origin, these substances should reflex the toxification process may be used as biomarkers. We investigate the excretion of 1-methylpyrenyl-mercapturic acid (MPMA) and the excretion of N2-(1-methylpyrenyl)-desoxyguanosin (MPdG) in urine and feces of HMP-treated rats. These studies showed that only a minor portion (< 1 %) of the administered dose of 1-HMP was excreted as mercapturic acid. MPdG could not be identified in urine and feces of HMP-treated rats. Treating rats with the active spieces sulfooxymethylpyrene, 0.9 ppm of the dose was found excreted within 12 h. I now investigated the alternative metabolic pathways of HMP. More than 50 % of the dose (administered intraperitoneally) was excreted as free 1-pyrenyl carboxylic acid and its glucuronic acid conjugate primarily in the urine. Other major urinary metabolites were phenolic sulpho conjugates of ring-oxidized 1-pyrenyl carboxylic acid (> 30 %). Minor metabolites were phenolic sulpho conjugates of HMP (< 5 %). The glucuronic acid conjugate of HMP was found in very small amounts. In total, > 80 % of the metabolites excreted were oxidized at the exocyclic carbon. This side-chain oxidation, probably catalyzed by alcohol and aldehyde dehydrogenases, appears to represent a detoxification pathway. Indeed, administration of ethanol shortly before the administration of HMP to rats increased the levels of SMP detected in blood, of DNA adducts formed in tissues and of mercapturic acid excreted. These effects were observed even at very low dose levels of ethanol (0.2 g per kg body weight). Similar effects were shown after administration of Disulfiram, an inhibitor of aldehyde dehydrogenase.

Der p 1-pulsed myeloid and plasmacytoid dendritic cells from house dust mite-sensitized allergic patients dysregulate the T cell response.

PubMed

Charbonnier, Anne-Sophie; Hammad, Hamida; Gosset, Philippe; Stewart, Geoffrey A; Alkan, Sefik; Tonnel, André-Bernard; Pestel, Joël

2003-01-01

Although reports suggest that dendritic cells (DC) are involved in the allergic reaction characterized by a T helper cell type 2 (Th2) profile, the role of myeloid (M-DC) and plasmacytoid DC (P-DC), controlling the balance Th1/Th2, remains unknown. Here, we showed that in Dermatophagoides pteronyssinus (Dpt)-sensitized allergic patients and in healthy donors, M-DC displayed a higher capacity to capture Der p 1, a major allergen of Dpt, than did P-DC. However, Der p 1-pulsed M-DC from healthy subjects overexpressed CD80 and secreted interleukin (IL)-10, whereas M-DC from allergic patients did not. In contrast, with Der p 1-pulsed P-DC from both groups, no increase in human leukocyte antigen-DR, CD80, and CD86 and no IL-10 secretion were detected. When cocultured with allogeneic naive CD4(+) T cells from healthy donors, Der p 1-pulsed M-DC from allergic patients favored a Th1 profile [interferon (IFN)-gamma(high)/IL-4(low)] and Der p 1-pulsed P-DC, a Th2 profile (IFN-gamma(low)/IL-4(high)). In healthy donors, no T cell polarization (IFN-gamma(low)/IL-4(low)) was induced by Der p 1-pulsed M-DC or P-DC, but in response to Der p 1-pulsed M-DC, T cells secreted IL-10. The neutralization of IL-10 produced by Der p 1-pulsed M-DC from healthy donors led to an inhibition of IL-10 production by T cells and a polarization toward a type 1. Thus, IL-10 produced by M-DC might be an essential mediator controlling the balance between tolerance and allergic status. In addition, P-DC could contribute to the steady state in healthy donors or to the development of a Th2 response in allergic donors.

Antibakterielle In-vitro-Wirksamkeit ätherischer Öle gegen veterinärmedizinisch relevante Keime klinischer Isolate von Hunden, Katzen und Pferden.

PubMed

Bismarck, Doris; Schneider, Marianne; Müller, Elisabeth

Einleitung: Ätherische Öle sind die Grundlage der Aromatherapie. Unter anderem wird ihnen eine antibakterielle Wirkung zugeschrieben. In dieser Studie sollte die In-vitro-Wirksamkeit ätherischer Öle gegen ein breites Spektrum veterinärmedizinisch relevanter Erreger getestet werden. Methoden: Die antibakterielle Aktivität von 16 ätherischen Ölen wurde mittels Agardiffusionstest bestimmt. Getestet wurden grampositive und gramnegative Erreger, die aus klinischen Isolaten von Hunden, Katzen und Pferden aus der veterinärmedizinischen Routinediagnostik stammten. Die Einteilung der Wirksamkeit in nicht, gering-, mittel- und hochgradig wirksam erfolgte anhand der Größe der Hemmhofradien des Bakterienwachstums. Ergebnisse: Generell zeigten sich sowohl grampositive als auch gramnegative Erreger empfindlich gegen einige der getesteten ätherischen Öle. Nicht nur gegen Staphylokokken, sondern auch gegen Methicillin-resistente Stämme der Staphylokokken wiesen die ätherischen Öle in vitro eine nicht zu vernachlässigende Wirkung auf. Pasteurella multocida stellte sich als eher sensibler Keim heraus, während Pseudomonas aeruginosa als vollkommen resistenter Keim eine Ausnahme bildete. Teebaum-, Oregano-, und Bergbohnenkrautöl waren die potentesten Öle. Zusätzlich zeigten sich bei den grampositiven Erregern Lemongrasöl und bei den gramnegativen Erregern Thymianöl als gut wirksam. Schlussfolgerung: Ätherische Öle verfügen in vitro über eine antibakterielle Aktivität gegen klinische Isolate von Hunden, Katzen und Pferden. Diese Studie bietet eine Grundlage für die Anwendung ätherischer Öle in der Veterinärmedizin. Es zeichneten sich Tendenzen im Wirkspektrum einzelner ätherischer Öle bzw. im Grad der Wirksamkeit ätherischer Öle hinsichtlich einzelner Erregerspezies ab, allerdings lässt sich keine sichere Vorhersage über ihre Wirksamkeit gegen einen spezifischen Keim eines individuellen Patienten treffen. Deswegen sollte vor einer Therapie mit ätherischen Ölen deren individuelle Wirksamkeit mittels Aromatogramm getestet werden. © 2017 The Author(s). Published by S. Karger GmbH, Freiburg.

Bioavailability of House Dust Mite Allergens in Sublingual Allergy Tablets Is Highly Dependent on the Formulation.

PubMed

Ohashi-Doi, Katsuyo; Kito, Hirokazu; Du, Weibin; Nakazawa, Hiroshi; Ipsen, Henrik; Gudmann, Pernille; Lund, Kaare

2017-01-01

In sublingual immunotherapy (SLIT), the immune system is addressed by solubilized allergen that interacts with immunocompetent cells of the oral mucosa, the efficiency of which is governed by 2 main factors of SLIT allergen bioavailability: the allergen concentration and the mucosal contact time. Recently, 3 house dust mite (HDM) SLIT tablets were developed that differ with regard to allergen content, nominal strength (maintenance doses: 6 SQ-HDM/10,000 Japanese Allergen Units [JAU], 12 SQ-HDM/ 20,000 JAU, and 300 IR/57,000 JAU), and formulation (freeze-dried/compressed). Here, the importance of the SLIT tablet formulation for HDM major allergen bioavailability is examined. The HDM major allergen content, tablet disintegration times, and allergen release kinetics were determined. Dissolution kinetics (allergen concentration vs. time) of Der f 1, Der p 1, and Der 2 were measured. Area under the curve (AUC) was used as a surrogate parameter for allergen bioavailability. The release of HDM major allergens from the freeze-dried tablets was complete after 30 s, while only partial release was achieved with the compressed tablets, even after prolonged dissolution. At 1 min, i.e., the recommended sublingual holding time for the freeze-dried tablets, the allergen bioavailability (AUC) of the compressed 300 IR/57,000 JAU tablet was 4.7-fold (Der f 1), 10.8-fold (Der p 1), and 23.6-fold (Der 2) lower than that of the freeze-dried 12 SQ-HDM/20,000 JAU tablet and similar to (Der f 1) and 5.3-fold (Der p 1) and 12.5-fold (Der 2) lower than that of the freeze-dried 6 SQ-HDM/10,000 JAU tablet. SLIT tablet allergen bioavailability depends highly on the tablet formulation. Only the fast-dissolving freeze-dried tablets provide maximal delivery of soluble allergens and achieve allergen concentrations that reflect the nominal tablet strengths within the recommended sublingual holding time. © 2017 S. Karger AG, Basel.

Conjugation of nitrated acetaminophen to Der p1 amplifies peripheral blood monocyte response to Der p1.

PubMed

Thomas, Ryan G; Rivera Reyes, Brenda M; Gaston, Benjamin M; Rivera Acosta, Nelki B; Bederman, Ilya R; Smith, Laura A; Sutton, Morgan T; Wang, Benlian; Hunt, John F; Bonfield, Tracey L

2017-01-01

An association of acetaminophen use and asthma was observed in the International Study of Asthma and Allergies in Childhood study. However there are no clear mechanisms to explain an association between acetaminophen use and immunologic pathology. In acidic conditions like those in the stomach and inflamed airway, tyrosine residues are nitrated by nitrous and peroxynitrous acids. The resulting nitrotyrosine is structurally similar to 2,4-dinitrophenol and 2,4-dinitrochlorobenzene, known haptens that enhance immune responses by covalently binding proteins. Nitrated acetaminophen shares similar molecular structure. We hypothesized the acetaminophen phenol ring undergoes nitration under acidic conditions, producing 3-nitro-acetaminophen which augments allergic responses by acting as a hapten for environmental allergens. 3-nitro-acetaminophen was formed from acetaminophen in the presence of acidified nitrite, purified by high performance liquid chromatography, and assayed by gas-chromatography mass spectrometry. Purified 3-nitro-acetaminophen was reacted with Dermatophagoides pteronyssinus (Der p1) and analyzed by mass spectrometry to identify the modification site. Human peripheral blood mononuclear cells proliferation response was measured in response to 3-nitro-acetaminophen and to 3-nitro-acetaminophen-modified Der p1. Acetaminophen was modified by nitrous acid forming 3-nitro-acetaminophen over a range of different acidic conditions consistent with airway inflammation and stomach acidity. The Der p1 protein-hapten adduct creation was confirmed by liquid chromatography-mass spectrometry proteomics modifying cysteine 132. Peripheral blood mononuclear cells exposed to 3-nitro-acetaminophen-modified Der p1 had increased proliferation and cytokine production compared to acetaminophen and Der p1 alone (n = 7; p < 0.05). These data suggests 3-nitro-acetaminophen formation and reaction with Der p1 provides a mechanism by which stomach acid or infection-induced low airway pH in patients could enhance the allergic response to proteins such as Der p1.

Nature of Interlayer Binding and Stacking of sp–sp 2 Hybridized Carbon Layers: A Quantum Monte Carlo Study

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Shin, Hyeondeok; Kim, Jeongnim; Lee, Hoonkyung

α-graphyne is a two-dimensional sheet of sp-sp2 hybridized carbon atoms in a honeycomb lattice. While the geometrical structure is similar to that of graphene, the hybridized triple bonds give rise to electronic structure that is different from that of graphene. Similar to graphene, α-graphyne can be stacked in bilayers with two stable configurations, but the different stackings have very different electronic structures: one is predicted to have gapless parabolic bands and the other a tunable bandgap which is attractive for applications. In order to realize applications, it is crucial to understand which stacking is more stable. This is difficult tomore » model, as the stability is a result of weak interlayer van der Waals interactions which are not well captured by density functional theory (DFT). We have used quantum Monte Carlo simulations that accurately include van der Waals interactions to calculate the interlayer binding energy of bilayer graphyne and to determine its most stable stacking mode. Our results show that inter-layer bindings of sp- and sp2-bonded carbon networks are significantly underestimated in a Kohn-Sham DFT approach, even with an exchange-correlation potential corrected to include, in some approximation, van der Waals interactions. Finally, our quantum Monte Carlo calculations reveal that the interlayer binding energy difference between the two stacking modes is only 0.9(4) eV/atom. From this we conclude that the two stable stacking modes of bilayer α-graphyne are almost degenerate with each other, and both will occur with about the same probability at room temperature unless there is a synthesis path that prefers one stacking over the other.« less

Nature of Interlayer Binding and Stacking of sp–sp 2 Hybridized Carbon Layers: A Quantum Monte Carlo Study

DOE PAGES

Shin, Hyeondeok; Kim, Jeongnim; Lee, Hoonkyung; ...

2017-10-25

α-graphyne is a two-dimensional sheet of sp-sp2 hybridized carbon atoms in a honeycomb lattice. While the geometrical structure is similar to that of graphene, the hybridized triple bonds give rise to electronic structure that is different from that of graphene. Similar to graphene, α-graphyne can be stacked in bilayers with two stable configurations, but the different stackings have very different electronic structures: one is predicted to have gapless parabolic bands and the other a tunable bandgap which is attractive for applications. In order to realize applications, it is crucial to understand which stacking is more stable. This is difficult tomore » model, as the stability is a result of weak interlayer van der Waals interactions which are not well captured by density functional theory (DFT). We have used quantum Monte Carlo simulations that accurately include van der Waals interactions to calculate the interlayer binding energy of bilayer graphyne and to determine its most stable stacking mode. Our results show that inter-layer bindings of sp- and sp2-bonded carbon networks are significantly underestimated in a Kohn-Sham DFT approach, even with an exchange-correlation potential corrected to include, in some approximation, van der Waals interactions. Finally, our quantum Monte Carlo calculations reveal that the interlayer binding energy difference between the two stacking modes is only 0.9(4) eV/atom. From this we conclude that the two stable stacking modes of bilayer α-graphyne are almost degenerate with each other, and both will occur with about the same probability at room temperature unless there is a synthesis path that prefers one stacking over the other.« less

Digital Transformation Canvas - Übersicht behalten und Handlungsfelder gestalten

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Köster, Michael; Mache, Tobias

Im Beitrag "Digital Transformation Canvas - Übersicht behalten und Handlungsfelder gestalten" wird zunächst grob auf die wesentlichen Herausforderungen, die mit der zunehmenden Digitalisierung einhergehen, eingegangen. Anschließend werden ausgewählte Konzepte des Business Transformation Management vorgestellt, die sich mit der grundlegenden Weiterentwicklung von Organisationen - wie es die Digitalisierung erfordert - auseinandersetzen. Eine detaillierte Einführung in die Methodik des Business Transformation Canvas, der sich mit den unterschiedlichsten Gestaltungsfeldern der Transformation auseinandersetzt und ein Framework für Transformationsprojekte darstellt, rundet den Beitrag ab. Er schließt mit einem Fazit und Ausblick.

Aufbau des humanoiden Roboters BART III

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Resetov, Dimitri; Pietsch, Björn; Gerth, Wilfried

Der vorliegende Beitrag präsentiert den humanoiden Roboter BART III, der am Institut für Regelungstechnik als eine robuste und erweiterbare Plattform für weiterführende Grundlagenforschung zur zweibeinigen Fortbewegung entwickelt wurde. Im Gegensatz zu den bisher am IRT genutzten Robotern BARt-UH und LISA besitzt der neue Roboter einen beweglichen Oberkörper mit einem Bauchgelenk und Armen. BART III besitzt insgesamt 19 aktive Freiheitsgrade, 12 davon im Unterkörper. Ein weiteres Merkmal des Roboters ist die im gesamten Körper verteilte Ansteuerelektronik, die neben der lokalen Motorregelung diverse sicherheitsrelevante Funktionen übernimmt.

Ökophysik: Plaudereien über das Leben auf dem Land, im Wasser und in der Luft

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Nachtigall, W.

Prof. em. Dr. rer. nat. Werner Nachtigall, geb. 1934, war als Zoophysiologe und Biophysiker Leiter des Zoologischen Instituts der Universität des Saarlandes in Saarbrücken. In Forschung und Ausbildung hat er sich insbesondere mit Aspekten der Technischen Biologie und Bionik befasst und mit seinen Forschergruppen viele Basisdaten insbesondere zur Ökologie, Physiologie und Physik des Fliegens und Schwimmens aber auch zur Stabilität beispielsweise der Gräser erarbeitet. Lebewesen überraschen immer wieder durch ihre "Biodiversität", ihre hochspezifischen Ausgestaltungen und Anpassungen.

Konsistente Verknüpfung von Aktivitäts-, Sequenz- und Zustandsdiagrammen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ebrecht, Lars; Lemmer, Karsten

Der folgende Beitrag stellt eine formale, generische Verhaltensstruktur und Semantik vor, die die Basis für die konsistente Verknüpfung der drei wichtigsten UML Verhaltensdiagramme bildet. Es wird gezeigt, wie sich das grobe und übersichtliche Verhalten in Aktivitätsdiagrammen, das detaillierte Schnittstellenverhalten in Sequenzdiagrammen und detaillierte Verhaltensmodelle in Zustandsdiagrammen mit Hilfe der Semantik konsistent miteinander verknüpfen lassen und die Inhalte der drei genannten Verhaltensdiagramme eindeutig miteinander in Beziehung gebracht werden können. Als Anwendungsbeispiel wird die komplexe, sicherheits- und echtzeitkritische zugseitige Komponente des Europäischen Leit- und Sicherungstechnik Systems (ETCS) verwendet.

Sternbilder und ihre Mythen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Fasching, Gerhard

Die Sternbilder und die damit verbundenen Mythen helfen, sich am Sternenhimmel zurechtzufinden und vermitteln die Vielfalt der Bilder der Mythologie und der Sternsagen. Sternkarten und alte Kupferstiche aus dem Bestand der Österreichischen Nationalbibliothek zeigen, wie man sich in früheren Jahrhunderten den Sternenhimmel vorgestellt hat. Ausführliche Sachverzeichnisse mit über 3000 Suchbegriffen erleichtern den Zugang zu Stern- und Sternbildnamen und zur Mythologie. Die dritte, erweiterte Auflage gibt für die kommenden Jahrzehnte darüber Auskunft, wo und wann die Planeten aber auch Sternhaufen, Gasnebel und Galaxien am Himmel mühelos aufgefunden werden können.

Distributed Energy Systems: Security Implications of the Grid of the Future

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Stamber, Kevin L.; Kelic, Andjelka; Taylor, Robert A.

2017-01-01

Distributed Energy Resources (DER) are being added to the nation's electric grid, and as penetration of these resources increases, they have the potential to displace or offset large-scale, capital-intensive, centralized generation. Integration of DER into operation of the traditional electric grid requires automated operational control and communication of DER elements, from system measurement to control hardware and software, in conjunction with a utility's existing automated and human-directed control of other portions of the system. Implementation of DER technologies suggests a number of gaps from both a security and a policy perspective. This page intentionally left blank.

Digitale Transformation, aber wie? - Von der Spielwiese zur Umsetzungsplanung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kaiser, Thomas

Es besteht wohl kaum Anlass zur Annahme, dass die seit Jahrzehnten etablierten Markt- und Technologiestrukturen der Energiewirtschaft sich nicht in einem radikalen Ablöseprozess mit Gewinnern und Verlierern befinden. Aber Vorsicht - vordergründig bereits verloren erscheinende Geschäftsmodelle erfahren im Zuge der Digitalisierung einerseits noch intensiveren Wettbewerbsdruck, können aber andererseits von diesem "technologischen Jungbrunnen" profitieren, um verlorenes Terrain zurückzugewinnen. Im folgenden Kapitel wird ein Managementzyklus aufgezeigt, der in Anlehnung an die bereits erfolgreiche Implementierung digitaler R/Evolutionen anderer Branchen aufzeigt, wie die Geschäftsleitung systematisch kostenbewusst und zielorientiert die Digitalisierung umsetzen kann.

Grundlagen und Grundbegriffe der Messtechnik

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Plaßmann, Wilfried

Es ist eine wesentliche Aufgabe der Messtechnik, technische Vorgänge quantitativ zu erfassen und anhand der gemessenen Größen Funktionsabläufe zu steuern. Als Beispiel sei ein Kraftwerk zur Energieerzeugung genannt, bei dem nur über die Messung von Temperaturen, Leistungen, Drücken und anderen Größen Aussagen über den momentanen Zustand möglich sind und bei Abweichungen vom Sollwert geeignete Eingriffe in das System erfolgen können. Damit eine eindeutige Kommunikation möglich wird, sind die in der Messtechnik verwendeten Begriffe, Messverfahren und Maßeinheiten in entsprechenden Normen oder Vorschriften festgelegt.

Computer simulation studies of the growth of strained layers by molecular-beam epitaxy

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Faux, D. A.; Gaynor, G.; Carson, C. L.; Hall, C. K.; Bernholc, J.

1990-08-01

Two new types of discrete-space Monte Carlo computer simulation are presented for the modeling of the early stages of strained-layer growth by molecular-beam epitaxy. The simulations are more economical on computer resources than continuous-space Monte Carlo or molecular dynamics. Each model is applied to the study of growth onto a substrate in two dimensions with use of Lennard-Jones interatomic potentials. Up to seven layers are deposited for a variety of lattice mismatches, temperatures, and growth rates. Both simulations give similar results. At small lattice mismatches (<~4%) the growth is in registry with the substrate, while at high mismatches (>~6%) the growth is incommensurate with the substrate. At intermediate mismatches, a transition from registered to incommensurate growth is observed which commences at the top of the crystal and propagates down to the first layer. Faster growth rates are seen to inhibit this transition. The growth mode is van der Merwe (layer-by-layer) at 2% lattice mismatch, but at larger mismatches Volmer-Weber (island) growth is preferred. The Monte Carlo simulations are assessed in the light of these results and the ease at which they can be extended to three dimensions and to more sophisticated potentials is discussed.

Räumlich-statistische Charakterisierung der Hydrogeochemie einer BTEX-Grundwasserkontamination am Standort "RETZINA"/Zeitz

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wachter, Thorsten; Dethlefsen, Frank; Gödeke, Stefan; Dahmke, Andreas

Kurzfassung Bei der Erkundung von Grundwasserschadensfällen werden gewöhnlich punktuell erhobene Messdaten über den betrachteten Aquifer interpoliert. Die Reichweite der Autokorrelation der Daten entscheidet dabei über Zulässigkeit und Qualität der Interpolation. Während auf regionalem Maßstab Daten vorliegen, gibt es nur sehr wenig Arbeiten über Korrelationslängen auf lokalem Maßstab. Diese Arbeit untersucht die Interpolationssicherheit am Beispiel der BTEX-Kontamination am Testfeld RETZINA in Zeitz anhand von Variogrammen und Krigingstandardabweichung. Als Datengrundlage dienten Analysenergebnisse aus über 50 Grundwassermessstellen und 180 Sedimentproben. Für Benzol, Methan, Sulfat und Alkalität genügte der mittlere Abstand der Probennahmepunkte von etwa 50 m für hinreichende Interpolationssicherheit, im Falle von gelöstem Eisen, gelöstem Mangan und Redoxpotenzial war die vorhandene Datendichte zu gering, für die Hauptionen, pH-Wert und elektr. Leitfähigkeit hätten bereits größere Probenabstände ausgereicht. Die Reichweiten der Autokorrelation im Sediment sind geringer als die Probennahmeabstände, weshalb die Messwerte der Eisen- und Schwefelbindungsformen nicht regionalisiert werden konnten. Die Ergebnisse sind hinsichtlich der Entwicklung von Probennahmestrategien von Bedeutung. Zur Verbesserung der Übertragbarkeit bedarf es noch ähnlicher Untersuchungen an weiteren Standorten. Investigation of sites with groundwater contamination usually involves interpolation of point-based results across the aquifer under consideration. The range of autocorrelation thereby decides whether the quality of interpolation will be sufficient. While there are investigations on the regional (km) scale, only a few publications exist for correlation lengths at a local (10s to 100s of m) scale. This study investigates the accuracy of interpolation at the example of the BTEX-contaminated aquifer in Zeitz by means of variogram analysis and interpretation of kriging standard deviation. Investigations are based upon analytical results from more than 50 groundwater wells and 180 sediment samples. In the case of benzene, methane, sulphate, and alkalinity, the given sample spacing of about 50 m provided sufficient accuracy of interpolation. For dissolved iron, dissolved manganese, and redox potential the results did not allow interpolation, while for the major ions, pH, and electrical conductivity a wider sampling distance would have been possible. The ranges of autocorrelation in the aquifer's solid phase proved to be smaller than the sampling distances. Therefore, results of iron and sulphur phases could not be regionalized. The results of this study are relevant for the development of sampling strategies and quality management. To improve transferability similar investigations should be done at other sites.

Einsatz hydrogeochemischer Modelle in der Wasseraufbereitung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wisotzky, Frank

2012-09-01

As part of a model-data investigation project, results of several water treatment studies were compared with hydrochemical models. The models used comparable hydrogeological reaction types that occur within aquifers and water treatment processes. They were tested on 3 different examples of water softening, de-nitrification and iron removal. Comparison of simulated and measured water chemical dynamics showed good agreement. In addition to mixing and formation of complexes, de-acidification and de-carbonisation processes were reproduced in the first example. The second example investigated de-nitrification in a straw filter and in a water plant filter with subsequent aeration. The third example showed iron removal where reactions with partially combusted dolomite were simulated with a computer model. All simulations showed good agreement with the observed data. The models have the advantage of yielding parameter results that are difficult to measure. This includes nitrogen gas release and the content of reacted and degradable organic substances. These tools may help to provide better insights into water treatment reactions.

Implantate im Mittelohrbereich - Teil 2 (Ergänzungen 2007)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Stieve, M.; Lenarz, Thomas

In Deutschland leben ca. 12 Millionen Menschen, die an einer ein- oder beidseitigen Schwerhörigkeit leiden. Diese kann angeboren oder im Laufe des Lebens erworben sein. Klinisch und therapeutisch wichtig ist die Unterscheidung hinsichtlich des Schädigungsortes im Bereich des Mittelohres, d. h. eine Schalleitungsschwerhörigkeit, oder im Bereich des Innenohres, d. h. eine Schallempfindungsschwerhörigkeit, wobei hier der Schädigungsort auch am Hörnerven oder in den zentralen Hörabschnitten liegen kann. Therapeutisch lassen sich sowohl Schwerhörigkeiten im Bereich des Mittelohres als auch im Innenohr und sogar im Hirnstammbereich (Hirnstammimplantat) behandeln. 1,9 Millionen Schwerhörige haben eine Erkrankung im Mittelohrbereich, d. h. der Schall kann nur ungenügend auf das Innenohr übertragen werden. Die Ursache besteht meist in einer chronischen Mittelohrentzündung, die zu einer Zerstörung des Trommelfells und der Gehörknöchelchenkette geführt haben. Therapeutisch und damit als Prinzip der operativen Hörverbesserung steht primär der Verschluß des Trommelfells oder eine Rekonstruktion der Gehörknöchelchen. Mittelohroperationen werden mikrochirurgisch unter dem Operationsmikroskop durchgeführt, wobei zunächst durch eine sanierende Operation der Entzündungsprozeß entfernt wird und nach einer Ausheilungszeit die Gehörknöchelchenkette durch künstliche Prothesen rekonstruiert werden kann.

Liquid Biopsy zur Überwachung von Melanompatienten.

PubMed

Gaiser, Maria Rita; von Bubnoff, Nikolas; Gebhardt, Christoffer; Utikal, Jochen Sven

2018-04-01

In den letzten sechs Jahren wurden verschiedene innovative systemische Therapien zur Behandlung des metastasierten malignen Melanoms (MM) entwickelt. Die konventionelle Chemotherapie wurde durch neuartige Primärtherapien abgelöst, darunter systemische Immuntherapien (Anti-CTLA4- und Anti-PD1-Antikörper; Zulassung von Anti-PDL1-Antikörpern erwartet) und Therapien, die gegen bestimmte Mutationen gerichtet sind (BRAF, NRAS und c-KIT). Daher stehen die behandelnden Ärzte neuen Herausforderungen gegenüber, beispielsweise der Stratifizierung von Patienten für geeignete Behandlungen und der Überwachung von Langzeit-Respondern auf Progression. Folglich werden zuverlässige Methoden zur Überwachung von Krankheitsprogression oder Behandlungsresistenz benötigt. Lokalisierte und fortgeschrittene Krebserkrankungen können zur Bildung zirkulierender Tumorzellen und Tumor-DNA (ctDNA) führen, die sich in Proben von peripherem Blut nachweisen und quantifizieren lassen (Liquid Biopsy). Im Fall von Melanompatienten können die Ergebnisse von Liquid Biopsy als neuartige prädiktive Biomarker bei therapeutischen Entscheidungen hilfreich sein, insbesondere im Zusammenhang mit mutationsbasierten zielgerichteten Therapien. Die Herausforderungen bei der Anwendung der Liquid Biopsy beinhalten strikte Kriterien für den Phänotyp der zirkulierenden MM-Zellen oder ihrer Fragmente und die Instabilität von ctDNA im Blut. In diesem Übersichtsartikel diskutieren wir die Beschränkungen der Liquid Biopsy hinsichtlich ihrer Anwendung in der Routinediagnostik. © 2018 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Prä- und perioperative Aspekte der Versorgung dermatochirurgischer Patienten.

PubMed

Müller, Cornelia S L; Hubner, Wakiko; Thieme-Ruffing, Sigrid; Pföhler, Claudia; Vogt, Thomas; Volk, Thomas; Gärtner, Barbara C; Bialas, Patric

2017-02-01

Die Dermatochirurgie nimmt hinsichtlich vieler Punkte eine Sonderstellung unter den operativen Fächern ein. Hierzu gehört in erster Linie die Tatsache, dass bis auf wenige Ausnahmen fast alle Eingriffe traditionell in Lokal- bzw. Regionalanästhesie und oft auch in räumlich-infrastruktureller Trennung von den großen Zentral-Operationssälen stattfinden können. Die peri- und postoperative Überwachung obliegt dabei dem dermatochirurgischen Operationsteam. Das sui generis kleinere OP-Team hat somit eine ganze Reihe perioperativer Notwendigkeiten zu beachten, um die sich in den "großen" chirurgischen Fächern eine Vielzahl verschiedener beteiligter Fachgruppen gemeinsam kümmern. Hierzu gehören neben Hygieneaspekten, Kenntnissen in der Überwachung der Patienten sowie dem Aspekt der surgical site infections auch Fragen zur postoperativen Schmerztherapie sowie detailliertes pharmakologisches Wissen über die zur Anwendung kommenden Lokalanästhetika und das Handling der damit assoziierten toxischen und allergischen Reaktionen. Eine interdisziplinäre Zusammenarbeit und Verantwortung für den Patienten ist notwendig und erfordert die Erarbeitung und Umsetzung qualitätsorientierter und evidenzbasierter Handlungsanweisungen, die im dermatochirurgischen OP-Setting meist weit über das eigentliche Fach hinausgehen. Ziel dieses Weiterbildungsartikels soll die komprimierte Darstellung der genannten fachübergreifenden Standpunkte bezüglich der wichtigsten perioperativen Aspekte sein. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Influence of van der Waals forces on increasing the strength and toughness in dynamic fracture of nanofibre networks: a peridynamic approach

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bobaru, F.

2007-07-01

The peridynamic method is used here to analyse the effect of van der Waals forces on the mechanical behaviour and strength and toughness properties of three-dimensional nanofibre networks under imposed stretch deformation. The peridynamic formulation allows for a natural inclusion of long-range forces (such as van der Waals forces) by considering all interactions as 'long-range'. We use van der Waals interactions only between different fibres and do not need to model individual atoms. Fracture is introduced at the microstructural (peridynamic bond) level for the microelastic type bonds, while van der Waals bonds can reform at any time. We conduct statistical studies to determine a certain volume element for which the network of randomly oriented fibres becomes quasi-isotropic and insensitive to statistical variations. This qualitative study shows that the presence of van der Waals interactions and of heterogeneities (sacrificial bonds) in the strength of the bonds at the crosslinks between fibres can help in increasing the strength and toughness of the nanofibre network. Two main mechanisms appear to control the deformation of nanofibre networks: fibre reorientation (caused by deformation and breakage) and fibre accretion (due to van der Waals interaction). Similarities to the observed toughness of polymer adhesive in the abalone shell composition are explained. The author would like to dedicate this work to the 60th anniversary of Professor Subrata Mukherjee.

Modified Van der Waals equation and law of corresponding states

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zhong, Wei; Xiao, Changming; Zhu, Yongkai

2017-04-01

It is well known that the Van der Waals equation is a modification of the ideal gas law, yet it can be used to describe both gas and liquid, and some important messages can be obtained from this state equation. However, the Van der Waals equation is not a precise state equation, and it does not give a good description of the law of corresponding states. In this paper, we expand the Van der Waals equation into its Taylor's series form, and then modify the fourth order expansion by changing the constant Virial coefficients into their analogous ones. Via this way, a more precise result about the law of corresponding states has been obtained, and the law of corresponding states can then be expressed as: in terms of the reduced variables, all fluids should obey the same equation with the analogous Virial coefficients. In addition, the system of 3 He with quantum effects has also been taken into consideration with our modified Van der Waals equation, and it is found that, for a normal system without quantum effect, the modification on ideal gas law from the Van der Waals equation is more significant than the real case, however, for a system with quantum effect, this modification is less significant than the real case, thus a factor is introduced in this paper to weaken or strengthen the modification of the Van der Waals equation, respectively.

Tinea capitis: Erregerspektrum und Epidemiologie im zeitlichen Wandel.

PubMed

Ziegler, Wiebke; Lempert, Sigrid; Goebeler, Matthias; Kolb-Mäurer, Annette

2016-08-01

Die Tinea capitis ist die häufigste Dermatomykose des Kindesalters. Das Erregerprofil zeigt unterschiedliche geographische Verteilungsmuster und variiert im Laufe der Zeit. Zwischen 1990-2014 an der Würzburger Universitätsklinik für Dermatologie erhobene Daten von 150 Patienten mit mykologisch gesicherter Tinea capitis wurden hinsichtlich Alter, Geschlecht und Erregerspektrum analysiert und über zwei Zeiträume von jeweils 12,5 Jahren miteinander verglichen. Obwohl eine Tinea capitis am häufigsten bei Kindern der Altersgruppe zwischen 0 und 5 Jahren diagnostiziert wurde, lag der Anteil betroffener Erwachsener mit 16 % höher als bislang berichtet. Der zoophile Dermatophyt Microsporum canis konnte am häufigsten als Erreger der Tinea capitis identifiziert werden, jedoch war ein Anstieg von Infektionen mit den anthropophilen Pilzen Trichophyton tonsurans und Trichophyton rubrum zu verzeichnen. Tendenziell sank der Anteil zoophiler im Verhältnis zu den anthropophilen Erregern. Im zeitlichen Verlauf zeigte sich eine zunehmende Heterogenität des Erregerspektrums: Dermatophyten wie Trichophyton soudanense und Trichophyton violaceum, Trichophyton anamorph von Arthroderma benhamiae sowie Trichophyton schoenleinii und Microsporum audouinii konnten erstmalig bzw. nach langer Zeit wieder erneut isoliert werden. Wenngleich Microsporum-canis-Infektionen noch dominieren, sind zunehmend anthropophile Erreger nachzuweisen. Angesichts des unerwartet hohen Anteils von Erwachsenen sollte eine Tinea capitis in allen Altersgruppen differenzialdiagnostisch in Betracht gezogen werden. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

[Vegetarische und vegane Ernährung bei Kindern - Stand der Forschung und Forschungsbedarf].

PubMed

Keller, Markus; Müller, Stine

2016-01-01

Die Praxis vegetarischer Ernährungsformen ist in Deutschland im letzten Jahrzehnt deutlich angestiegen. Allerdings ist der Anteil vegetarischer und veganer Kinder dabei unbekannt. Studien mit Erwachsenen zeigen das präventive Potenzial, aber auch potenzielle Schwachstellen pflanzenbasierter Kostformen. Die Vorteile und Risiken einer vegetarischen bzw. veganen Ernährung im Kindesalter wurden bisher jedoch relativ selten untersucht. Außerdem lassen das unterschiedliche Alter der Kinder, das heterogene Studiendesign sowie die teilweise geringe Probandenzahl der Studien keine verbindlichen Aussagen zu. In dieser Übersichtsarbeit werden die Ergebnisse der wenigen Studien zu vegetarisch und vegan ernährten Kindern (< 12 Jahren) in Nordamerika und Europa zusammengefasst. Demnach lag die Zufuhr von Nahrungsenergie und Makronährstoffen vegetarischer und veganer Kinder meist näher an den Empfehlungen der Fachgesellschaften als die Ernährung gleichaltriger Mischkostkinder. Ebenso wiesen vegetarisch und vegan ernährte Kinder eine höhere Zufuhr von und bessere Versorgung mit verschiedenen Vitaminen und Mineralstoffen auf. Häufiger zeigten sich jedoch Defizite bei Vitamin B12, Zink, Kalzium, Eisen und Vitamin D. Das Wachstum und die Entwicklung vegetarisch und vegan ernährter Kinder entsprachen weitgehend den Referenzstandards, wobei sie dazu tendierten, leichter, schlanker und (< 5 Jahren) auch kleiner zu sein. Aufgrund der unzureichenden Studienlage besteht erheblicher Forschungsbedarf zu den Auswirkungen einer vegetarischen und veganen Ernährung im Kindesalter. © 2016 S. Karger GmbH, Freiburg.

Structure and properties of fullerene molecular crystals with linear-scaling van der Waals density functional theory

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Mostofi, Arash; Andrinopoulos, Lampros; Hine, Nicholas

2014-03-01

Fullerene molecular crystals are of technological promise for their use in heterojunction photovoltaic cells. An improved theoretical understanding of their structure and properties would be a step towards the rational design of new devices. Simulations based on density-functional theory (DFT) are invaluable for developing such insight, but standard semi-local functionals do not capture the important inter-molecular van der Waals (vdW) interactions in fullerene crystals. Furthermore the computational cost associated with the large unit cells needed are at the limit or beyond the capabilities of traditional DFT methods. In this work we overcome these limitations by using our implementation of a number of vdW-DFs in the ONETEP linear-scaling DFT code to study the structural properties of C60 molecular crystals. Powder neutron diffraction shows that the low-temperature Pa-3 phase is orientationally ordered with individual C60 units rotated around the [111] direction. We fully explore the energy landscape associated with the rotation angle and find two stable structures that are energetically very close, one of which corresponds to the experimentally observed structure. We further consider the effect of orientational disorder in very large supercells of thousands of atoms.

Probabilistic analysis for identifying the driving force of protein folding

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Tokunaga, Yoshihiko; Yamamori, Yu; Matubayasi, Nobuyuki

2018-03-01

Toward identifying the driving force of protein folding, energetics was analyzed in water for Trp-cage (20 residues), protein G (56 residues), and ubiquitin (76 residues) at their native (folded) and heat-denatured (unfolded) states. All-atom molecular dynamics simulation was conducted, and the hydration effect was quantified by the solvation free energy. The free-energy calculation was done by employing the solution theory in the energy representation, and it was seen that the sum of the protein intramolecular (structural) energy and the solvation free energy is more favorable for a folded structure than for an unfolded one generated by heat. Probabilistic arguments were then developed to determine which of the electrostatic, van der Waals, and excluded-volume components of the interactions in the protein-water system governs the relative stabilities between the folded and unfolded structures. It was found that the electrostatic interaction does not correspond to the preference order of the two structures. The van der Waals and excluded-volume components were shown, on the other hand, to provide the right order of preference at probabilities of almost unity, and it is argued that a useful modeling of protein folding is possible on the basis of the excluded-volume effect.

Photovoltaic frequency–watt curve design for frequency regulation and fast contingency reserves

DOE PAGES

Johnson, Jay; Neely, Jason C.; Delhotal, Jarod J.; ...

2016-09-02

When renewable energy resources are installed in electricity grids, they typically increase generation variability and displace thermal generator control action and inertia. Grid operators combat these emerging challenges with advanced distributed energy resource (DER) functions to support frequency and provide voltage regulation and protection mechanisms. This paper focuses on providing frequency reserves using autonomous IEC TR 61850-90-7 pointwise frequency-watt (FW) functions that adjust DER active power as a function of measured grid frequency. The importance of incorporating FW functions into a fleet of photovoltaic (PV) systems is demonstrated in simulation. Effects of FW curve design, including curtailment, deadband, and droop,more » were analyzed against performance metrics using Latin hypercube sampling for 20%, 70%, and 120% PV penetration scenarios on the Hawaiian island of Lanai. Finally, to understand the financial implications of FW functions to utilities, a performance function was defined based on monetary costs attributable to curtailed PV production, load shedding, and generator wear. An optimization wrapper was then created to find the best FW function curve for each penetration level. Lastly, it was found that in all cases, the utility would save money by implementing appropriate FW functions.« less

van der Waals Interactions in Hadron Resonance Gas: From Nuclear Matter to Lattice QCD.

PubMed

Vovchenko, Volodymyr; Gorenstein, Mark I; Stoecker, Horst

2017-05-05

An extension of the ideal hadron resonance gas (HRG) model is constructed which includes the attractive and repulsive van der Waals (VDW) interactions between baryons. This VDW-HRG model yields the nuclear liquid-gas transition at low temperatures and high baryon densities. The VDW parameters a and b are fixed by the ground state properties of nuclear matter, and the temperature dependence of various thermodynamic observables at zero chemical potential are calculated within the VDW-HRG model. Compared to the ideal HRG model, the inclusion of VDW interactions between baryons leads to a qualitatively different behavior of second and higher moments of fluctuations of conserved charges, in particular in the so-called crossover region T∼140-190  MeV. For many observables this behavior resembles closely the results obtained from lattice QCD simulations. This hadronic model also predicts nontrivial behavior of net-baryon fluctuations in the region of phase diagram probed by heavy-ion collision experiments. These results imply that VDW interactions play a crucial role in the thermodynamics of hadron gas. Thus, the commonly performed comparisons of the ideal HRG model with the lattice and heavy-ion data may lead to misconceptions and misleading conclusions.

Experimental Study of Turbulent Mixing and Selectivity of Competing Reactions

DTIC Science & Technology

1988-07-01

polymerization reactors ( Van der Molen et al., 1982). MIixing is also recognized as a key factor affecting overall performance of a combustor--both in terms...Eng. Sci., 28, 413 (1973). Van der Molen , T. J., A. Koenen, H. H. J. Oosterwijk, and H. Th. Van der Bend. "Effect of Process Conditions on Light-Off

Tokamak und Stellarator - zwei Wege zur Fusionsenergie: Fusionsforschung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Milch, Isabella

2006-07-01

Im Laufe der Fusionsforschung haben sich zwei Bautypen für ein zukünftiges Kraftwerk als besonders aussichtsreich erwiesen: Tokamak und Stellarator. Mit dem geplanten Tokamak-Experimentalreaktor ITER steht die internationale Fusionsforschung vor der Demonstration eines Energie liefernden Plasmas. Parallel soll die in Greifswald entstehende Forschungsanlage Wendelstein 7-X die Kraftwerkstauglichkeit des alternativen Bauprinzips der Stellaratoren zeigen.

Institute for Science Education. Institut fur die Padagogik der Naturwissenschaften an der Universitat Kiel. IPN Report-in-Brief 11. 3rd Edition.

ERIC Educational Resources Information Center

Blansdorf, Klaus, Ed.

The Institut fur die Padagogik der Naturwissenschaften (IPN) is the research institute for science education, with a national function in the Federal Republic of Germany. The IPN consists of biology education, chemistry education, physics education, educational science, research methodology/statistics, and administration/general services…

Reproductive success of farmed blue foxes.

PubMed

Ilukha, V A; Harri, M; Rekilä, T

1997-01-12

The aim of this study was to provide basic data for the different components of reproductive performance of blue foxes under farm conditions. The foxes were mated naturally and the perinatal mortality of cubs was carefully recorded. This data allowed the evaluation of the effect of females' age and differences between years, and the maternal and paternal components of reproductive success. Generally the results were similar for all four years of the study. Altogether 2047 females (84.8 % of the total) gave birth to 22 941 cubs, of which 5.9% were stillborn and 11.4% died before weaning. Only in a very few cases (1.3%) was it the whole litter that was lost, and more commonly, there were some cub losses in almost one-half of the litters (46.9%). Abnormal birth and abortion of a part of a litter contributed most to reproductive failure of the vixen. Infanticide played a minimal role as a cause of postnatal cub mortality (0.3%). Death of the vixen was extremely rare. One half of all parturitions were dated between May 14 and May 28 and May 8 and May 20, for primiparous and multiparous vixens, respectively. Thus the parturitions peaked 5 days earlier (p < 0.001, median test) for multiparous vixens. The litter size was smaller and cub losses were higher for primiparous vixens than for multiparous ones. With a few exceptions, the age of the father or date of birth did not affect litter size or cub mortality. Postnatal cub mortality (y, %) decreased with age of the cub (x, days) and can be described by a simple equation: y = 15.3 - 11.2 log x, r(2) = 0.933. Fractional cub mortality increased with increasing litter size. Despite being significant, this increase was modest in extent. Low h(2) -values were observed for litter size at birth. ZUSAMMENFASSUNG: Der Zweck dieser Untersuchung war es, Basisinformation über verschiedene Komponenten der Reproduktion bei farmgezüchteten Blaufüchsen zu gewinnen. Die Fähen wurden naturlich gepaart. Eine besondere Aufmerksamkeit wurde der perinatalen Jungsterblichkeit gewidmet. Im allgemeinen waren die Ergebnisse für alle vier Jahre der Untersuchung gleich. Insgesamt 2 047 Fähen (84.8% von) warfen 22 941 Jungen. Von diesen wurden 5.6% totgeboren, und 11.4% starben später. Nur sehr selten war der ganze Wurf verloren (1.3%), aber Verluste fanden fast in der Hälfte der Würfe (46.9%) statt. Abnormale Geburt und Abort waren die häufigsten Ursachen der Geburtsprobleme der Fähen. Nur sehr selten brachte die Fähe ihre Jungen um (0.3%). Ebenso selten war ein Tod der Fähe. Eine Hälfte der Geburten fanden zwischen 14 und 28 Mai, bei Jungfähen und zwischen 8 und 20 Mai bei älteren statt. Die Jungfähen hatten kleinere Würfe und höhere Jungverluste als die Altfähen, wobei die Rüden fast keinen Einfluß hatten. Die postnatale Jungsterblichkeit (y, %) nahm mit Alter der Jungen (x, Tage) rasch ab, und kann mit einer einfachen Gleichung dargestellt werden: y = 15.3 - 11.2 log x, r(2) = 0.933. Jungsterblichkeit nahm mit der Grösse des Wurfes zu. Diese Wirkung war statistisch significant, zwar klein in Quantität. Die Heritabilitätswerte (h(2) ) der Wurfgrösse waren klein. 1997 Blackwell Verlag GmbH.

Detection of Dermatophagoides farinae in the dust of air conditioning filters.

PubMed

Liu, Zhigang; Bai, Yu; Ji, Kunmei; Liu, Xiaoyu; Cai, Chengyu; Yu, Haiqiong; Li, Meng; Bao, Ying; Lian, Yuyin; Gao, Bo

2007-01-01

The allergenic dust mite species Dermatophagoides pteronyssinus and Dermatophagoides farinae generally inhabit warm moist environments. This study tested the hypothesis that these allergenic species may thrive in air conditioner filters. A year-long investigation of the dust mite population densities and species identities living in air conditioner filters in Shenzhen City in Southern China was performed. Additional data describing the levels of major dust mite allergen proteins from samples collected in July and August 2004 were analyzed. Genetic polymorphism analysis of Der f 1 and Der f 2 genes in the collected animals was also conducted. Our investigation revealed that larval dust mites started to grow in March, from which time their populations proceeded to steadily increase until reaching their population zenith in July and August. The dust mite populations decreased sharply in October and live dust mites were no longer observed in the winter. Among the mites collected in July and August, 30.1 and 25.8% were of the species D. farinae. The concentration of Der f 1 was 3.04 +/- 1.75 and 3.21 +/- 1.84 microg/g dust in July and August, respectively, and that of Der f 2 was 2.15 +/- 0.82 and 2.04 +/- 1.15 microg/g dust. Four types of Der f 1 and 5 types of Der f 2 cDNA sequences were cloned from collected Der f mites. Their sequences were highly homologous with those previously published in GenBank (No. AB034946.1 and No. AB195580.1). This research demonstrated that Der f allergens exist in the dust of air conditioner filters in this area.

Air-conditioner filters enriching dust mites allergen.

PubMed

Zhan, Xiaodong; Li, Chaopin; Xu, Haifeng; Xu, Pengfei; Zhu, Haibin; Diao, Jidong; Li, Na; Zhao, Beibei

2015-01-01

We detected the concentration of dust mites allergen (Der f1 & Der p1) in the air of different places before and after the starting of air-conditioners in Wuhu City, Anhui, China, and to discuss the relation between the dust mites allergen in air-conditioner filters and the asthma attack. The dust samples were collected from the air-conditioner filters in dining rooms, shopping malls, hotels and households respectively. Concentrations of dust mites major group allergen 1 (Der f 1, Der p1) were detected with enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), and the dust mite immune activities were determined by dot-ELISA. The concentration of Der f1 in dining rooms, shopping malls, hotels and households was 1.52 μg/g, 1.24 μg/g, 1.31 μg/g and 1.46 μg/g respectively, and the concentration of Der p1 in above-mentioned places was 1.23 μg/g, 1.12 μg/g, 1.16 μg/g and 1.18 μg/g respectively. The concentration of Der f1 & Der p1 in air was higher after the air-conditioners starting one hours later, and the difference was significant (P<0.05, respectively). Additionally, dot-ELISA findings revealed that the allergen extracted from the dust was capable of reacting with IgE from the sera of asthma mice allergic to dust mites. The study concludes that air-conditioner filters can enrich dust mites major group allergen, and the allergens can induce asthma. The air-conditioner filters shall be cleaned or replaced regularly to prevent or reduce accumulation of the dust mites and its allergens.

Air-conditioner filters enriching dust mites allergen

PubMed Central

Zhan, Xiaodong; Li, Chaopin; Xu, Haifeng; Xu, Pengfei; Zhu, Haibin; Diao, Jidong; Li, Na; Zhao, Beibei

2015-01-01

We detected the concentration of dust mites allergen (Der f1 & Der p1) in the air of different places before and after the starting of air-conditioners in Wuhu City, Anhui, China, and to discuss the relation between the dust mites allergen in air-conditioner filters and the asthma attack. The dust samples were collected from the air-conditioner filters in dining rooms, shopping malls, hotels and households respectively. Concentrations of dust mites major group allergen 1 (Der f 1, Der p1) were detected with enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), and the dust mite immune activities were determined by dot-ELISA. The concentration of Der f1 in dining rooms, shopping malls, hotels and households was 1.52 μg/g, 1.24 μg/g, 1.31 μg/g and 1.46 μg/g respectively, and the concentration of Der p1 in above-mentioned places was 1.23 μg/g, 1.12 μg/g, 1.16 μg/g and 1.18 μg/g respectively. The concentration of Der f1 & Der p1 in air was higher after the air-conditioners starting one hours later, and the difference was significant (P<0.05, respectively). Additionally, dot-ELISA findings revealed that the allergen extracted from the dust was capable of reacting with IgE from the sera of asthma mice allergic to dust mites. The study concludes that air-conditioner filters can enrich dust mites major group allergen, and the allergens can induce asthma. The air-conditioner filters shall be cleaned or replaced regularly to prevent or reduce accumulation of the dust mites and its allergens. PMID:26064381

Asthmatic bronchial epithelium activated by the proteolytic allergen Der p 1 increases selective dendritic cell recruitment.

PubMed

Pichavant, Muriel; Charbonnier, Anne-Sophie; Taront, Solenne; Brichet, Anne; Wallaert, Benoît; Pestel, Joel; Tonnel, André-Bernard; Gosset, Philippe

2005-04-01

Airway dendritic cells (DCs) are crucial for allergen-induced sensitization and inflammation in allergic asthma. After allergen challenge, an increased number of DCs is observed in airway epithelium from patients with allergy. Because Der p 1, a cysteine protease allergen from Dermatophagoides pteronyssinus , induces chemokine production by bronchial epithelial cells (BECs), the purpose of this investigation was to evaluate the capacity of BEC exposed to Der p 1 to recruit DCs. Chemotactic activity of BEAS-2B, a bronchial epithelial cell line, and BECs from nonatopic controls and patients with allergic asthma was evaluated on the migration of precursors, immature and mature monocyte-derived DCs (MDDCs), and CD34 + -derived Langerhans cells (LCs). C-C chemokine ligand (CCL)-2, CCL5, and C-X-C chemokine ligand 10 production by BEAS-2B and BEC was increased after Der p 1 exposure, whereas the proenzyme proDer p 1 devoid of enzymatic activity had no effect. Der p 1 stimulation of BEAS-2B and BEC from both groups increased significantly the recruitment of MDDC precursors, depending on CCL2, CCL5, and C-X-C chemokine ligand 10 production. In a reconstituted polarized epithelium, apical application of Der p 1 enhanced MDDC precursor migration into the epithelial layer. Moreover, Der p 1 stimulation of BEC from patients with asthma but not from controls increased the migration of LC precursors, mainly dependent on CCL20 secretion. No migration of immature and mature DCs was observed. These data confirmed that BECs participate in the homeostasis of the DC network present within the bronchial epithelium through the secretion of chemokines. In allergic asthma, upregulation of CCL20 production induced LC recruitment, the role of which remains to be determined.

Effective allergen avoidance for reducing exposure to house dust mite allergens and improving disease management in adult atopic asthmatics.

PubMed

Tsurikisawa, Naomi; Saito, Akemi; Oshikata, Chiyako; Yasueda, Hiroshi; Akiyama, Kazuo

2016-10-01

We investigated the best strategy for adult asthmatics to avoid exposure to Dermatophagoides group (Der-1) allergens. Adult atopic asthmatics (n = 111) followed a 32-item checklist for avoiding Der-1 allergen exposure. Twenty-five patients were excluded through incomplete sampling; 50 remaining patients encased their pillows/futons/mattresses in microfine-fiber covers, 13 used vacuum cleaners with dust-mite-collection nozzles, and 23 acted as non-intervention controls. During August-October 2010 and August-October 2011, dust samples were collected in Petri dishes placed in bedrooms for 2 weeks and from mattresses/futons by using adhesive tape on one morning. A Der-1 level decrease was defined as a mean 2011 Der-1 level of <1 as a ratio of the 2010 level on tape or Petri dish samples. We analyzed the associations between Der-1 level change (by ELISA) and % weekly variability in peak expiratory flow (PEF) or fraction of exhaled nitric oxide (FeNO) after intervention. Der-1 levels decreased significantly in the covers group but not the vacuuming group. FeNO levels and PEF variability were unchanged in both groups. In patients whose Petri dish or tape samples showed decreased Der-1 levels, the % PEF variability was lower in 2011 than in 2010, but FeNO levels were unchanged. Three interventions (vacuuming all family members' mattress/futon surfaces at least weekly or after exposure of the futons to sunlight, and floor wiping before vacuuming), plus using covers, were the most effective management strategy in reducing Der-1 levels. This environmental and bedding maintenance program may help manage adult atopic asthma.

An epitope-specific DerG-PG70 LEAPS vaccine modulates T cell responses and suppresses arthritis progression in two related murine models of rheumatoid arthritis

PubMed Central

Mikecz, Katalin; Glant, Tibor T.; Markovics, Adrienn; Rosenthal, Kenneth S.; Kurko, Julia; Carambula, Roy E.; Cress, Steve; Steiner, Harold L.; Zimmerman, Daniel H.

2017-01-01

Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune joint disease maintained by aberrant immune responses involving CD4+ T helper (Th)1 and Th17 cells. In this study, we tested the therapeutic efficacy of Ligand Epitope Antigen Presentation System (LEAPS™) vaccines in two Th1 cell-driven mouse models of RA, cartilage proteoglycan (PG)-induced arthritis (PGIA) and PG G1-domain-induced arthritis (GIA). The immunodominant PG peptide PG70 was attached to a DerG or J immune cell binding peptide, and the DerG-PG70 and J-PG70 LEAPS vaccines were administered to the mice after the onset of PGIA or GIA symptoms. As indicated by significant decreases in visual and histopathological scores of arthritis, the DerG-PG70 vaccine inhibited disease progression in both PGIA and GIA, while the J-PG70 vaccine was ineffective. Splenic CD4+ cells from DerG-PG70-treated mice were diminished in Th1 and Th17 populations but enriched in Th2 and regulatory T (Treg) cells. In vitro spleen cell-secreted and serum cytokines from DerG-PG70-treated mice demonstrated a shift from a pro-inflammatory to an anti-inflammatory/regulatory profile. DerG-PG70 peptide tetramers preferentially bound to CD4+ T-cells of GIA spleen cells. We conclude that the DerG-PG70 vaccine (now designated CEL-4000) exerts its therapeutic effect by interacting with CD4+ cells, which results in an antigen-specific down-modulation of pathogenic T-cell responses in both the PGIA and GIA models of RA. Future studies will need to determine the potential of LEAPS vaccination to provide disease suppression in patients with RA. PMID:28583308

Energy Minimization of Molecular Features Observed on the (110) Face of Lysozyme Crystals

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Perozzo, Mary A.; Konnert, John H.; Li, Huayu; Nadarajah, Arunan; Pusey, Marc

1999-01-01

Molecular dynamics and energy minimization have been carried out using the program XPLOR to check the plausibility of a model lysozyme crystal surface. The molecular features of the (110) face of lysozyme were observed using atomic force microscopy (AFM). A model of the crystal surface was constructed using the PDB file 193L, and was used to simulate an AFM image. Molecule translations, van der Waals radii, and assumed AFM tip shape were adjusted to maximize the correlation coefficient between the experimental and simulated images. The highest degree of 0 correlation (0.92) was obtained with the molecules displaced over 6 A from their positions within the bulk of the crystal. The quality of this starting model, the extent of energy minimization, and the correlation coefficient between the final model and the experimental data will be discussed.

Kraft-Wärmekopplung und Blockheiz-Kraftwerke BHKW

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zahoransky, Richard; Allelein, Hans-Josef; Bollin, Elmar; Oehler, Helmut; Schelling, Udo

Die thermischen Wirkungsgrade von Kraftwerken zur Stromerzeugung sind relativ gering. Beispielsweise erreichen moderne Kohlekraftwerke heute bis etwa 45 %, Gasturbinen maximal 40 % und Diesel-Motoren nicht über 50 %. Kombinations-Kraftwerke, Gas- und Dampfturbinen-Prozesse können an die 60 % thermischer Wirkungsgrad bei der Umwandlung der zugeführten Wärme in mechanische bzw. elektrische Energie erzielen. Ein ähnlich hoher Wert wird in Zukunft von den Brennstoffzellen erwartet. Der nicht in Arbeit umgewandelte Anteil der zugeführten Wärme fällt als Abwärme an und geht ungenutzt in die Umgebung. Ein Teil dieser Abwärme lässt sich durch entsprechende Installationen bei allen Kraftwerksprozessen zur Wassererwärmung oder zur Dampferzeugung für industrielle Zwecke nutzen. Für Heizzwecke genügt eine Temperatur der Abwärme von 60 %C bis 80 %C, während die Erzeugung von Industriedampf deutlich höhere Temperaturen voraussetzt.

Professionelles Learning Service Management an Hochschulen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Baume, Matthias; Rathmayer, Sabine; Gergintchev, Ivan; Schulze, Elvira

Aufbauend auf den Großteils bereits geschaffenen eLearning Infrastrukturen für eine moderne Organisation stehen nahezu alle Hochschulen vor der Aufgabe, geeignete Lern- und Wissensmanagementkonzepte in Hinblick auf die Dienstgüte und den Anwenderbezug zu realisieren. Ein möglicher Lösungsansatz ist dabei die Entwicklung und Umsetzung eines Rahmenkonzeptes zur Verbesserung und Weiterentwicklung der Lehr-/Lernprozesse für Dozenten und Studenten am Beispiel bereits vorhandener und etablierter Service-Management-Konzepte. Übertragen auf die universitäre Organisation und Lehre, wäre ein derartiges Rahmenwerk zur Planung, Erbringung und Unterstützung von Lehr-/Lerndienstleistungen mit Einbezug der wichtigsten Lehr-/Lernprozesse ein dringend benötigter und fundamentaler Schritt hin zu einer schrittweisen Professionalisierung und Verbesserung der Hochschullehre. Der Beitrag erschließt eine Konzeptskizze für professionelles Learning Service Management an Hochschulen und gibt einen Ausblick auf die mögliche Vorgehensweise bei dessen Implementierung und Evaluierung.

Isotope separation by photodissociation of Van der Waal's molecules

DOEpatents

Lee, Yuan T.

1977-01-01

A method of separating isotopes based on the dissociation of a Van der Waal's complex. A beam of molecules of a Van der Waal's complex containing, as one partner of the complex, a molecular species in which an element is present in a plurality of isotopes is subjected to radiation from a source tuned to a frequency which will selectively excite vibrational motion by a vibrational transition or through electronic transition of those complexed molecules of the molecular species which contain a desired isotope. Since the Van der Waal's binding energy is much smaller than the excitational energy of vibrational motion, the thus excited Van der Waal's complex dissociate into molecular components enriched in the desired isotope. The recoil velocity associated with vibrational to translational and rotational relaxation will send the separated molecules away from the beam whereupon the product enriched in the desired isotope can be separated from the constituents of the beam.

Communication: Determining the structure of the N{sub 2}Ar van der Waals complex with laser-based channel-selected Coulomb explosion

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Wu, Chengyin, E-mail: cywu@pku.edu.cn; Liu, Yunquan; Gong, Qihuang

2014-04-14

We experimentally reconstructed the structure of the N{sub 2}Ar van der Waals complex with the technique of laser-based channel-selected Coulomb explosion imaging. The internuclear distance between the N{sub 2} center of mass and the Ar atom, i.e., the length of the van der Waals bond, was determined to be 3.88 Å from the two-body explosion channels. The angle between the van der Waals bond and the N{sub 2} principal axis was determined to be 90° from the three-body explosion channels. The reconstructed structure was contrasted with our high level ab initio calculations. The agreement demonstrated the potential application of laser-basedmore » Coulomb explosion in imaging transient molecular structure, particularly for floppy van der Waals complexes, whose structures remain difficult to be determined by conventional spectroscopic methods.« less

Radioimmunoassay of dermorphin-like peptides in mammalian and non-mammalian tissues.

PubMed

Negri, L; Melchiorri, P; Erspamer, G F; Erspamer, V

1981-01-01

A selective RIA for D-Ala2-Dermorphin (Der), a natural peptide extracted from amphibian skin, has been developed using an antibody raised in rabbits against Der which has been coupled to BSA through its phenolic hydroxyl groups of tyrosine residues with 2,4-Dichloro-6-methoxy-1,3,5-triazine. The cross-reactivity of this antibody with dermorphin analogs, C- and N-terminal fragments of dermorphin molecule, some opioid and gastrointestinal peptides was tested. Der-like immunoreactivity has been identified in tissue extracts of rats, frog and cephalopoda. Der-like peptides were purified by passing methanol extracts of the tissues through a Sephadex G25 column (16 x 100 cm) eluted with 0.1 M acetic acid at 4 degrees C. Der-like immunoreactivity from neural tissue of Dosidicus gigas, Eledone moscata, and rat brain showed a good agreement with an authentic sample of synthetic dermorphin.

Uber Phosphorylierung im Licht

PubMed Central

Warburg, Otto

1962-01-01

Während bisher der Zusammenhang zwischen Dehydrierung und Phosphorylierung im Licht nur für die stöchiometrischen Chinonreactionen bewiesen worden war, ist nunmehr auch für die katalytischen Chinonreactionen, die aeroben wie die anaeroben, gezeigt worden, dass die Dehydrierung die Phosphorylierung bewirkt. Eine andere Phosphorylierung, als die Phosphorylierung durch Dehydrierung gibt es in den grünen Grana nicht. Natürlich entsteht nunmehr die Frage, welche Substanz das Substrat von Dehydrierung und Phosphorylierung ist. Da die Grana keine Dunkelatmung haben und deshalb im Dunkeln nicht phosphorylieren können, auch nicht nach Zusatz von Chinon, so muss das gesuchte Substrat im Licht entstehen; und da der Photolyt der Granareactionen eine Kohlensäureverbindung ist, so muss das gesuchte Substrat eine im Licht entstehende Kohlenstoffverbindung sein. Wegen der Gärungen und dem einzigen bisher bekannten chemischen Mechanismus der Phosphorylierung durch Dehydrierung (4) denkt man an Triosephosphat. Aber chemisch ist jeder Aldehyd möglich. PMID:14004907

Vibration-rotation-tunneling spectroscopy of the van der Waals Bond: A new look at intermolecular forces

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Cohen, R.C.; Saykally, R.J.

Measurements of the low-frequency van der Waals vibrations in weakly bound complexes by high-resolution laser spectroscopy provide a means to probe intermolecular forces at unprecedented levels of detail and precision. Several new methods are presently being used to record vibration/rotation-tunneling (VRT) transitions associated with the motions of the weak bonds in van der Waals clusters. The most direct measurements are those probing only the van der Waals modes themselves, which occur at far-infrared wavelengths. This article presents a review of the information on both intramolecular forces and intramolecular dynamics that has been obtained from far-infrared VRT spectra of 18 complexesmore » during the past several years. Some rotationally resolved measurements of van der Waals modes observed in combination with electronic or vibrational excitation are also discussed. 185 refs., 15 figs., 1 tab.« less

Carbon Nanotube Dispersion in Solvents and Polymer Solutions: Mechanisms, Assembly, and Preferences.

PubMed

Pramanik, Chandrani; Gissinger, Jacob R; Kumar, Satish; Heinz, Hendrik

2017-12-26

Debundling and dispersion of carbon nanotubes (CNTs) in polymer solutions play a major role in the preparation of carbon nanofibers due to early effects on interfacial ordering and mechanical properties. A roadblock toward ultrastrong fibers is the difficulty to achieve homogeneous dispersions of CNTs in polyacrylonitrile (PAN) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) precursor solutions in solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), N,N-dimethylacetamide (DMAc), and N,N-dimethylformamide (DMF). In this contribution, molecular dynamics simulations with accurate interatomic potentials for graphitic materials that include virtual π electrons are reported to analyze the interaction of pristine single wall CNTs with the solvents and polymer solutions at 25 °C. The results explain the barriers toward dispersion of SWCNTs and quantify CNT-solvent, polymer-solvent, as well as CNT-polymer interactions in atomic detail. Debundling of CNTs is overall endothermic and unfavorable with dispersion energies of +20 to +30 mJ/m 2 in the pure solvents, + 20 to +40 mJ/m 2 in PAN solutions, and +20 to +60 mJ/m 2 in PMMA solutions. Differences arise due to molecular geometry, polar, van der Waals, and CH-π interactions. Among the pure solvents, DMF restricts CNT dispersion less due to the planar geometry and stronger van der Waals interactions. PAN and PMMA interact favorably with the pure solvents with dissolution energies of -0.7 to -1.1 kcal per mole monomer and -1.5 to -2.2 kcal per mole monomer, respectively. Adsorption of PMMA onto CNTs is stronger than that of PAN in all solvents as the molecular geometry enables more van der Waals contacts between alkyl groups and the CNT surface. Polar side groups in both polymers prefer interactions with the polar solvents. Higher polymer concentrations in solution lead to polymer aggregation via alkyl groups and reduce adsorption onto CNTs. PAN and PMMA solutions in DMSO and dilute solutions in DMF support CNT dispersion more than other combinations whereby the polymers significantly adsorb onto CNTs in DMSO solution. The observations by molecular simulations are consistent with available experimental data and solubility parameters and aid in the design of carbon nanofibers. The methods can be applied to other multiphase graphitic materials.

Direct measurements of protein-stabilized gold nanoparticle interactions.

PubMed

Eichmann, Shannon L; Bevan, Michael A

2010-09-21

We report integrated video and total internal reflection microscopy measurements of protein stabilized 110 nm Au nanoparticles confined in 280 nm gaps in physiological media. Measured potential energy profiles display quantitative agreement with Brownian dynamic simulations that include hydrodynamic interactions and camera exposure time and noise effects. Our results demonstrate agreement between measured nonspecific van der Waals and adsorbed protein interactions with theoretical potentials. Confined, lateral nanoparticle diffusivity measurements also display excellent agreement with predictions. These findings provide a basis to interrogate specific biomacromolecular interactions in similar experimental configurations and to design future improved measurement methods.

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Chen, Xiaoming; Ke, Changhong, E-mail: xqwang@uga.edu, E-mail: cke@binghamton.edu; Zhang, Liuyang

We investigate the mechanical strength of boron nitride nanotube (BNNT) polymer interfaces by using in situ electron microscopy nanomechanical single-tube pull-out techniques. The nanomechanical measurements show that the shear strengths of BNNT-epoxy and BNNT-poly(methyl methacrylate) interfaces reach 323 and 219 MPa, respectively. Molecular dynamics simulations reveal that the superior load transfer capacity of BNNT-polymer interfaces is ascribed to both the strong van der Waals interactions and Coulomb interactions on BNNT-polymer interfaces. The findings of the extraordinary mechanical strength of BNNT-polymer interfaces suggest that BNNTs are excellent reinforcing nanofiller materials for light-weight and high-strength polymer nanocomposites.

Picking the Best from the All-Resources Menu: Advanced Tools for Resource Planning

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Palmintier, Bryan S

Introduces the wide range of electric power systems modeling types and associated questions they can help answer. The presentation focusses on modeling needs for high levels of Distributed Energy Resources (DERs), renewables, and inverter-based technologies as alternatives to traditional centralized power systems. Covers Dynamics, Production Cost/QSTS, Metric Assessment, Resource Planning, and Integrated Simulations with examples drawn from NREL's past and on-going projects. Presented at the McKnight Foundation workshop on 'An All-Resources Approach to Planning for a More Dynamic, Low-Carbon Grid' exploring grid modernization options to replace retiring coal plants in Minnesota.

Thermal Expansion and Diffusion Coefficients of Carbon Nanotube-Polymer Composites

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Wei, Chengyu; Srivastava, Deepak; Cho, Kyeongjae; Biegel, Bryan (Technical Monitor)

2001-01-01

Classical molecular dynamics (MD) simulations employing Brenner potential for intra-nanotube interactions and van der Waals forces for polymer-nanotube interface have been used to investigate thermal expansion and diffusion characteristics of carbon nanotube-polyethylene composites. Addition of carbon nanotubes to polymer matrix is found to significantly increase the glass transition temperature Tg, and thermal expansion and diffusion coefficients in the composite above Tg. The increase has been attributed to the temperature dependent increase of the excluded volume for the polymer chains, and the findings could have implications in the composite processing, coating and painting applications.

An Investigation of Molecular Docking and Molecular Dynamic Simulation on Imidazopyridines as B-Raf Kinase Inhibitors.

PubMed

Xie, Huiding; Li, Yupeng; Yu, Fang; Xie, Xiaoguang; Qiu, Kaixiong; Fu, Jijun

2015-11-16

In the recent cancer treatment, B-Raf kinase is one of key targets. Nowadays, a group of imidazopyridines as B-Raf kinase inhibitors have been reported. In order to investigate the interaction between this group of inhibitors and B-Raf kinase, molecular docking, molecular dynamic (MD) simulation and binding free energy (ΔGbind) calculation were performed in this work. Molecular docking was carried out to identify the key residues in the binding site, and MD simulations were performed to determine the detail binding mode. The results obtained from MD simulation reveal that the binding site is stable during the MD simulations, and some hydrogen bonds (H-bonds) in MD simulations are different from H-bonds in the docking mode. Based on the obtained MD trajectories, ΔGbind was computed by using Molecular Mechanics Generalized Born Surface Area (MM-GBSA), and the obtained energies are consistent with the activities. An energetic analysis reveals that both electrostatic and van der Waals contributions are important to ΔGbind, and the unfavorable polar solvation contribution results in the instability of the inhibitor with the lowest activity. These results are expected to understand the binding between B-Raf and imidazopyridines and provide some useful information to design potential B-Raf inhibitors.

Tabellenanhang

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Krieger, Hanno

Wichtiger Hinweis: Die Korrektur- und Umrechnungsfaktoren für die verschiedenen Dosimetrieaufgaben in diesem Tabellenanhang sind vom Autor mit Sorgfalt recherchiert und zusammengestellt. Der Anwender wird darauf hingewiesen, dass er für die Beschaffung und Überprüfung der Richtigkeit der Dosimetriefaktoren selbst die Verantwortung trägt, zumal je nach Normung und internationaler Festlegung von Zeit zu Zeit mit Änderungen zu rechnen ist.

Entwurf von Regelkreisen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Horn, Joachim

Betrachtet werde der Standardregelkreis gemäß Abb. 74.1. GS(s) bezeichnet die Übertragungsfunktion der Strecke, die bekannt sei. GR(s) bezeichnet die Übertragungsfunktion des Regelgliedes, dessen Struktur und Parameter so zu bestimmen sind, dass der geschlossene Regelkreis die gewünschten Eigenschaften besitzt. Zunächst sollen diese Forderungen an die Regelung dargestellt und die zu ihrer Erfüllung erforderlichen Bedingungen hergeleitet werden.

Desert Experimental Range: Annotated bibliography

Treesearch

E. Durant McArthur; Stanley G. Kitchen

2013-01-01

Entries qualify for inclusion if they were conducted in whole or part at the Desert Experimental Range (DER, also known as the Desert Range Experiment Station) or were based on DER research in whole or part. They do not qualify merely by the author having worked at the DER when the research was performed or prepared. Entries were drawn from the original abstracts or...

Amerikas Einschätzung der deutschen Atomforschung: Das deutsche Uranprojekt

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Walker, Mark

2002-07-01

Die amerikanischen Wissenschaftler und ihre emigrierten Kollegen, die am Bau der Atombombe beteiligt waren, verfügten über sehr widersprüchliche und großteils falsche Informationen über den Fortschritt des deutschen Uranprogramms. Noch nach Kriegsende lässt sich dies an Aussagen des Leiters der amerikanischen Alsos-Mission, Samuel Goudsmit, festmachen. Tatsächlich war das deutsche Programm hinsichtlich seiner wissenschaftlichen Grundlagen und des Managements nicht so unterlegen, wie vielfach behauptet wurde. Aber die deutschen Behörden waren nicht in der Lage, Geld und Ressourcen in gleichem Maße in das Uranprojekt zu investieren, wie etwa in das Peenemünder Raketenprojekt.

Measurement of $W$ -Boson Helicity-Fractions in Top-Quark Decays with the CDF II Experiment and Prospects for an Early $$t\\overline{t}$$ Cross-Section Measurement with the CMS Experiment (in German)

DOE Office of Scientific and Technical Information (OSTI.GOV)

Chwalek, Thorsten

2010-12-02

Aus was besteht die Welt? Die Frage nach den fundamentalen Bausteinen der Materie beschaftigte Wissenschaftler und Gelehrte zu allen Zeiten. Ausgehend von abstrakten philosophischen Uberlegungen wurde das Konzept von kleinsten, nicht weiter zerteilbaren Grundbausteinen der Materie bereits einige Jahrhunderte vor Christus von indischen und griechischen Philosophieschulen entwickelt. Etwa 450 v. Chr. pragte Demokrit den Begriff ´atomos, das “Unzerschneidbare”, fur die diskreten Grundbausteine der Materie. Doch erst in der jungeren Vergangenheit konnte dieses philosophische Konzept auch experimentell uberpruft werden.

Digitalisierung und Energie 4.0 - Wie schaffen wir die digitale Energiewende?

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Irlbeck, Maximilian

Die digitale Energiewende verändert nachhaltig die Systeme der "alten" Energiewelt. Ein Zusammenwachsen verschiedener Domänen im Energiesystem, die durch digitale Technologie möglich wird, birgt enorme Herausforderungen, ist aber notwendig, um die Energiewende und ihre Ziele zu meistern. Dieser Beitrag beschreibt die Wirkung der Digitalisierung auf das Energiesystem, listet Charakteristika der digitalen Energiewende auf und schildert für verschiedene Domänen mögliche Zielvorstellungen, die durch digitale Technologie umsetzbar sind. Am Ende erläutert der Beitrag Handlungsschritte, die auf dem Weg zu einem erneuerbaren Energiesystem gegangen werden sollten und zeigt Probleme und Risiken einer Fehlentwicklung auf.

Unfallaufnahme und Datenerhebung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Brösdorf, Klaus-Dieter; Moser, Andreas; Burg, Jürgen

Unfälle ereignen sich in unterschiedlichen Schweregraden. Man unterscheidet zwischen Unfälle mit nur Sachschaden und in Unfälle mit Personenschaden. Gemäß Statistik [1] machten in Deutschland im Jahr 2005 Unfälle mit Personenschaden (336.619) etwa 15 % der Gesamtanzahl der polizeilich erfassten Unfälle (2.253.992) aus. In den amtlichen Statistiken sind nur polizeilich erfasste Unfälle enthalten. Eine größere Zahl von Unfällen, insbesondere leichtere Unfälle, wird offensichtlich polizeilich nicht gemeldet. Mit den Daten der Versicherungswirtschaft wird die Anzahl der Kfz-Schäden pro Jahr in Deutschland mit 8.673.000 angegeben [2].

Crystallization and Preliminary X-ray Analysis of Der f 2, a Potent Allergen Derived from the House Dust Mite

NASA Technical Reports Server (NTRS)

Roeber, Dana; Achari, Aniruddha; Takai, Toshiro; Okumura, Yasushi; Scott, David L.; Curreri, Peter (Technical Monitor)

2002-01-01

Although a number of allergens have been identified and isolated, the underlying molecular basis for the potent immune response is poorly understood. House dust mites (Dermatophugoides sp.) are particularly ubiquitous contributors to atopy in developed countries. The rhinitis, dermatitis, and asthma associated with allergic reactions to these arthropods are often caused by relatively small (125-129 amino acids) mite proteins of unclear biological function. Der f 2, a major allergen from the mite Dermatophagoides farinae, has been recombinantly expressed and characterized. The Der f 2 protein has been crystallized in our laboratory and a native data set collected at a synchrotron source. The crystals belong to the orthorhombic space group I422 with unit cell parameters of a = 95.2 Angstroms, b = 95.2 Angstroms, and c = 103.3 Angstroms. An essentially complete (97.2%) data set has been collected to 2.4 Angstroms. Attempts to solve the crystal structure of Der f 2 by molecular replacement using the available NMR coordinates for either Der f 2 or Der p 2 (the homologous protein from D. pterovssinus) failed to reveal a creditable solution.

Geology of ultra-high-pressure rocks from the Dabie Shan, Eastern China

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Schmid, Robert

2001-02-01

A multidisciplinary study has been carried out to contribute to the understanding of the geologic evolution of the largest known occurrence of ultra-high-pressure (UHP) rocks on Earth, the Dabie Shan of eastern China. Geophysical data, collected along a ca. 20 km E-W trending seismic line in the eastern Dabie Shan, indicate that the crust comprises three layers. The upper crust has a homogeneously low reflectivity and exhibits roughly subhorizontal reflectors down to ca. 15 km. It is therefore interpreted to portray a crustal UHP slab thrust over non-UHP crust. An aprubt change in intensity and geometry of observed reflectors marks the boundary of a mid- to lower crustal zone which is present down to ca. 33 km. This crustal zone likely represents cratonal Yangtze crust that was unaffected by the Triassic UHP event and which has acted as the footwall during exhumation of the crustal wedge. Strong and continuous reflectors occurring at ca. 33-40 km depth most likely trace the Moho at the base of the crust. Any trace of a crustal root, that may have formed in response to collision tectonics, is therefore not preserved. A shollow tomographic velocity modell based on inversion of the first arrivals is constructed additionally. This model clearly images the distinct lithologies on both sides of the Tan Lu fault. Sediments to the east exhibit velocities of about 3.4 - 5.0 km* s^-1, whereas the gneisses have 5.2 - 6.0 km*s^-1. Geometry of velocity isolines may trace the structures present in the rocks. Thus the sediments dip shallowly towards the fault, whereas isoclinal folds are imaged to occur in the gneisses. Field data from the UHP unit of the Dabie Shan enables definition of basement-cover sequences that represent sections of the former passive margin of the Yangtze craton. One of the cover sequences, the Changpu unit, still displays a stratigraphic contact with basement gneisses, while the other, the Ganghe unit, includes no relative basement exposure. The latter unit is in tectonic contact with the basement of the former unit via a greenschist-facies blastomylonite. The Changpu unit is chiefly constituted by calc-arenitic metasediments intercalated with meta-basalts, whereas the Ganghe unit contains arenitic-volcanoclastic metasediments that are likewise associated with meta-basalts. The basement comprises a variety of felsic gneisses, ranging from preserved eclogitic- to greenschist-facies paragenesis, and locally contains mafic-ultramafic meta-plutons in addition to minor basaltic rocks. Metabasites of all lithologies are eclogite-facies or are retrogressed equivalents, which, with the exception of those from the Ganghe unit, bear coesite and thus testify to an UHP metamorphic overprint. Mineral chemistry of the analysed samples reveal large compositional variations among the main minerals, i.e. garnet and omphacite, indicating either distinct protoliths or different degrees of interaction with their host-rocks. Contents of ferric iron in low Fetot omphacites are determined by wet chemical titration and found to be rather high, i.e. 30-40 %. However, a even more conservative estimate of 50% is applied in the corresponding calculations, in order to be comparable with previous studies. Textural constraints and compositional zonation pattern are compatible with equilibrium conditions during peak metamorphism followed by a retrogressive overprint. P-T data are calculated with special focus on the application of the garnet-omphacite-phengite barometer, combined with Fe-Mg exchange thermometers. Maximum pressures range from 42-48 kbar (for the Changpu unit) to ~37 kbar (for the Ganghe unit and basement rocks). Temperatures during the eclogite metamorphism reached ca. 750 °C. Although the sample suite reveals variable peak-pressures, temperatures are in reasonable agreement. Pressure differences are interpreted to be due to strongly Ca-dominated garnet (up to 50 mol % grossular in the Changpu unit) and modification of peak-compositions during retrogressive metamorphism. The integrated geological data presented in this thesis allow it to be concluded that, i) basement and cover rocks are present in the Dabie Shan and both experienced UHP conditions ii) the Dabie Shan is the metamorphic equivalent of the former passive margin of the Yangtze craton iii) felsic gneisses undergoing UHP metamorphism are affected by volume changes due to phase transitions (qtz coe), which directly influence the tectono-metamorphic processes iv) initial differences in temperature may account for the general lack of lower crustal rocks in UHP-facies Um das Verständnis der geologischen Entwicklung des größten bekannten Vorkommens von ultra-hochdruck (UHP) Gesteinen auf der Erde, des Dabie Shan im östlichen China, zu erhöhen, wurde eine multidisziplinäre Studie durchgeführt. Geophysikalische Daten wurden entlang einer ca. 20 km langen seismischen Linie im östlichen Dabie Shan gesammelt. Diese reflektionsseismischen Daten zeigen, dass die Kruste aus drei Lagen besteht. Die Oberkruste besitzt eine durchgehend niedrige Reflektivität und meist subhorizontale Reflektoren bis in eine Tiefe von ca. 15 km. Aufgrund dieser Charakteristika wird diese Zone als UHP-bezogener krustaler Keil interpretiert, der auf nicht UHP Kruste überschoben wurde. Ein abrupter Wechsel in der Geometrie aber auch Intensität der Reflektoren markiert die Grenze zu einer mittel- bis unterkrustalen Zone, die sich bis ca. 33 km Tiefe erstreckt. Diese Zone repräsentiert wahrscheinlich kratonale Yangtze Kruste, die von der triassischen UHP-Orogenese nicht erfasst wurde, aber während der Exhumierung das Liegende relativ zum UHP Keil war. Starke und kontinuierliche Reflektoren im Tiefenintervall von 33-40 km bilden höchstwahrscheinlich die Moho an der Basis der Kruste ab. Relikte einer Krustenwurzel, die sich wahrscheinlich während der Kollisionstektonik gebildet hatte, sind nicht sichtbar. Ein flaches tomographisches Geschwindigkeitsmodell, das auf der Inversion der Ersteinsätze gründet, konnte zusätzlich erstellt werden. Dieses Modell bildet deutlich die unterschiedlichen Lithologien auf beiden Seiten der Tan Lu Störung ab. Sedimente östlich der Störung zeigen Geschwindigkeiten von 3.4 - 5.0 km* s^-1, wohingegen die Gneise im Westen 5.2 - 6.0 km*s^-1 aufweisen. Die Geometrie der Geschwindigkeits-Isolinien kann als Ausdruck der Strukturen der Gesteine angenommen werden. Somit zeigen die Sedimente ein nordwestliches Einfallen zur Störung hin, wohingegen isoklinale Falten in den Gneisen abgebildet werden. Geländedaten aus der UHP Einheit des Dabie Shan ermöglichen die Definition von Grundgebirgs- und Deckeinheiten, die Teile des ehemaligen passiven Kontinentalrandes des Yangtze Kratons repräsentieren. Eine der Deckeinheiten, die Changpu Einheit, besitzt nach wie vor einen stratigraphischen Kontakt zu den Grundgebirgs-Gneisen. Der anderen Einheit hingegen, der Ganghe Einheit, fehlt ein entsprechendes Grundgebirge. Diese Einheit steht vielmehr über einen Blasto-Mylonit in tektonischem Kontakt zum Grundgebirge der vorherigen. Die Changpu Einheit baut sich aus kalk-arenitischen Metasedimenten auf, die mit Metabasalten assoziiert sind. Die Ganghe Einheit wird von arenitisch-vulkanoklastischen Metasedimenten, die ebenfalls mit metabasaltischen Gesteinen vergesellschaftet sind, dominiert. Das Grundgebirge baut sich aus diversen felsischen Gneisen auf, die von reliktisch eklogitfaziell bis grünschieferfaziell ausgeprägt sind, und in denen, zusätzlich zu Metabasalten, sporadisch mafisch-ultramafische Meta-Plutone auftreten. Mit Ausnahme der Ganghe Einheit, führen die Metabasite Coesit und belegen somit das UHP Ereignis. Die Mineralchemie der analysierten Proben dokumentiert deutliche Variationen in der Zusammensetzung der Hauptminerale, Granat und Omphazit, was entweder unterschiedliche Protolithe oder unterschiedliche Grade von Stoffaustausch mit den Wirtsgesteinen reflektiert. Gehalte von dreiwertigem Eisen in Omphaziten mit geringen Gesamteisengehalten, wurden mittels Titration bestimmt, wobei sich Werte von 30-40 % ergaben. Dennoch wurde ein noch konservativerer Wert von 50% dreiwertigem Eisen in den entsprechenden Berechnungen angenommen, hauptsächlich, um mit anderen Arbeiten vergleichbar zu sein. Texturen und chemische Zonierungen in den Mineralen sind kompatibel mit Gleichgewichtsbedingungen während dem Höhepunkt der Metamorphose, der retrograd überprägt wird. P-T Daten wurden mit deutlicher Betonung auf das Granat-Omphazit-Phengit Barometer, das mit Fe-Mg Austausch-Thermometern kombiniert wurde, berechnet. Höchstdrucke reichen von 42-48 kbar (für die Changpu Einheit) bis ca. 37 kbar (für das Grundgebirge und die Ganghe Einheit). Während der eklogitfaziellen Metamorphose wurden Temperaturen von ca. 750 °C erreicht. Obwohl die maximalen Drucke deutlich schwanken, sind die Temperaturbestimmungen in guter Übereinstimmung. Die Druckschwankungen können zum einen durch deutlich Ca-dominierte Granate (bis zu 50 mol% Grossular in der Changpu Einheit) und/oder zum anderen durch Modifikationen der Mineralzusammensetzungen während der retrograden Metamorphose erklärt werden. Die präsentierten integrativen geologischen Daten ermöglichen die folgenden Schlussfolgerungen i) Grundgebirgs- und Deckeinheiten treten im Dabie Shan auf und wurden beide UHP metamorph überprägt ii) Der Dabie Shan ist das metamorphe Äquivalent des früheren passiven Kontinentalrandes des Yangtze Kratons iii) felsische Gneise, die eine UHP Metamorphose durchlaufen, sind von Volumenver-änderungen betroffen, die durch großräumige Phasenumwandlungen (Quarz Coesit) hervorgerufen werden, was direkt die tektono-metamorphen Prozesse beeinflusst iv) Initiale Unterschiede in der Temperatur sind möglicherweise dafür verantwortlich, dass generell Unterkrustengesteine in UHP Fazies fehlen