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In this report, we have studied field-effect transistors (FETs) using low-density alumina for electrolytic gating. Device layers have been prepared starting from the structured ITO glasses by printing the In 2 O 3 channels, low-temperature atomic layer deposition (ALD) of alumina (Al 2 O 3 ), and printing graphene top gates. The transistor performance could be deliberately changed by alternating the ambient humidity; furthermore, ID,ON/ID,OFF-ratios of up to seven orders of magnitude and threshold voltages between 0.66 and 0.43 V, decreasing with an increasing relative humidity between 40% and 90%, could be achieved. In contrast to the common usage of Al 2 O 3 as the dielectric in the FETs, our devices show electrolyte-typegating behavior. This is a result from the formation of protons on the Al 2 O 3 surfaces at higher humidities. Due to the very high local capacitances of the Helmholtz double layers at the channel surfaces, the operation voltage can be as low as 1 V. At low humidities (≤30%), the solid electrolyte dries out and the performance breaks down; however, it can fully reversibly be regained upon a humidity increase. Using ALD-derived alumina as solid electrolyte gating material, thus, allows low-voltage operation and provides a chemically stable gating material while maintaining low process temperatures. However, it has proven to be highly humidity-dependent in its performance.
In this study, a facile method to fabricate a cohesive ion‐gel based gate insulator for electrolyte‐gated transistors is introduced. The adhesive and flexible ion‐gel can be laminated easily on the semiconducting channel and electrode manually by hand. The ion‐gel is synthesized by a straightforward technique without complex procedures and shows a remarkable ionic conductivity of 4.8 mS cm−1 at room temperature. When used as a gate insulator in electrolyte‐gated transistors (EGTs), an on/off current ratio of 2.24×104 and a subthreshold swing of 117 mV dec−1 can be achieved. This performance is roughly equivalent to that of ink drop‐casted ion‐gels in electrolyte‐gated transistors, indicating that the film‐attachment method might represent a valuable alternative to ink drop‐casting for the fabrication of gate insulators.
Rectifiersare vital electronic circuits for signal and power conversion in various smart sensor applications. The ability to process low input voltage levels, for example, from vibrational energy harvesters is a major challenge with existing passive rectifiers in printed electronics, stemming mainly from the built-in potential of the diode's p-njunction. To address this problem, in this work, we design, fabricate, and characterize an inkjet-printed full-wave rectifier using diode-connected electrolyte-gated thin-film transistors (EGTs). Using both experimental and simulation approaches, we investigate how the rectifier can benefit from the near-zero threshold voltage of transistors, which can be enabled by proper channel geometry setting in EGT technology. The presented circuit can be operated at 1-V input voltage, featuring a remarkably small voltage loss of 140 mV and a cutoff frequency of ~300 Hz. Below the cutoff frequency, more than 2.6-μW dc power is obtained over the load resistances ranging from 5 to 20 kQ. Furthermore, experiments show that the circuit can work with an input amplitude down to 500 mV. This feature makes the presented design highly suitable for a variety of energy-harvesting applications.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Biomechanik der Halswirbelsäule (HWS) beim Umgang mit dem Smartphone. Die Kräfte, die auf Wirbelkörper, Wirbelgelenke, Bandscheiben, Muskeln und Bänder wirken, werden mit steigendem Flexionswinkel der HWS größer. Die Beschwerden hingegen, welche der Smartphone-Nacken hervorruft, sind meist akut und mit regelmäßiger Bewegung und der Stärkung der Nackenmuskulatur gut zu behandeln. Eine Therapie ist somit auch zur Vorbeugung geeignet. Doch die Langzeitauswirkungen sind nicht außer Acht zu lassen, denn durch die steigenden Nutzungsmöglichkeiten der Smartphones steigt auch der durchschnittliche tägliche Gebrauch stärker an. So wird vor allem die tägliche Bildschirmzeit bei Jugendlichen immer länger. Das aktuell noch akute Krankheitsbild des Smartphone-Nackens, das nur selten einen chronischen Verlauf nimmt und Langzeitschäden verursacht, könnte sich durch fehlende oder zu späte Maßnahmen zu einem größeren chronischen Krankheitsbild entwickeln.
A disturbed synchronization of the ventricular contraction can cause a highly developed systolic heart failure in affected patients with reduction of the left ventricular ejection fraction, which can often be explained by a diseased left bundle branch block (LBBB). If medication remains unresponsive, the concerned patients will be treated with a cardiac resynchronization therapy (CRT) system. The aim of this study was to integrate His-bundle pacing into the Offenburg heart rhythm model in order to visualize the electrical pacing field generated by His-Bundle-Pacing. Modelling and electrical field simulation activities were performed with the software CST (Computer Simulation Technology) from Dessault Systèms. CRT with biventricular pacing is to be achieved by an apical right ventricular electrode and an additional left ventricular electrode, which is floated into the coronary vein sinus. The non-responder rate of the CRT therapy is about one third of the CRT patients. His- Bundle-Pacing represents a physiological alternative to conventional cardiac pacing and cardiac resynchronization. An electrode implanted in the His-bundle emits a stronger electrical pacing field than the electrical pacing field of conventional cardiac pacemakers. The pacing of the Hisbundle was performed by the Medtronic Select Secure 3830 electrode with pacing voltage amplitudes of 3 V, 2 V and 1,5 V in combination with a pacing pulse duration of 1 ms. Compared to conventional pacemaker pacing, His-bundle pacing is capable of bridging LBBB conduction disorders in the left ventricle. The His-bundle pacing electrical field is able to spread via the physiological pathway in the right and left ventricles for CRT with a narrow QRS-complex in the surface ECG.
Bei bimodaler Cochlea-Implantat-/Hörgerät-Versorgung kann es aufgrund seitenverschiedener Signalverarbeitung zu einer zeitlich versetzten Stimulation der beiden Modalitäten kommen. Jüngste Studien haben gezeigt, dass durch zeitlichen Abgleich der Modalitäten die Schalllokalisation bei bimodaler Versorgung verbessert werden kann. Um solch einen Abgleich vornehmen zu können, ist die messtechnische Bestimmung der Durchlaufzeit von Hörgeräten erforderlich. Kommerziell verfügbare Hörgerätemessboxen können diese Werte häufig liefern. Die dazu verwendete Signalverarbeitung wird dabei aber oft nicht vollständig offengelegt. In dieser Arbeit wird ein alternativer und nachvollziehbarer Ansatz zum Design eines simplen Messaufbaus basierend auf einem Arduino DUE Mikrocontroller-Board vorgestellt. Hierzu wurde ein Messtisch im 3D-Druck gefertigt, auf welchem Hörgeräte über einen 2-ccm-Kuppler an ein Messmikrofon angeschlossen werden können. Über einen Latenzvergleich mit dem simultan erfassten Signal eines Referenzmikrofons kann die Durchlaufzeit von Hörgeräten bestimmt werden. Frequenzspezifische Durchlaufzeiten werden mittels einer Kreuzkorrelation zwischen Ziel- und Referenzsignal errechnet. Aufnahme, Ausgabe und Speicherung der Signale erfolgt über einen ATMEL SAM3X8E Mikrocontroller, welcher auf dem Arduino DUE-Board verbaut ist. Über eigens entworfene elektronische Schaltungen werden die Mikrofone und der verwendete Lautsprecher angesteuert. Nach Abschluss einer Messung (Messdauer ca. 5 s) werden die Messdaten seriell an einen PC übertragen, auf dem die Datenauswertung mittels MATLAB erfolgt. Erste Validierungen zeigten eine hohe Stabilität der Messergebnisse mit sehr geringen Standardabweichungen im Bereich weniger Mikrosekunden für Pegel zwischen 50 und 75 dB (A). Der Messaufbau wird in laufenden Studien zur Quantifizierung der Durchlaufzeit von Hörgeräten verwendet.
Im Beitrag wird gezeigt, wie sich die Ackermann’sche Formel zur Polvorgabe bei zeitkontinuierlichen
Ein- und Mehrgrößenzustandsregelungen in einfacher
Weise auf nicht vollständig steuerbare Regelstrecken
erweitern lässt. Das vorgestellte Verfahren basiert
auf einer teilsystemorientierten Zustandstransformation
in Verbindung mit der Einführung zusätzlicher fiktiver Stellgrößen, über die nichtsteuerbare Streckeneigenwerte
formal beeinflusst werden könnten, aber durch Nullsetzen
dieser Stellgrößen nicht beeinflusst werden. Dem
Reglerentwurf vorausgehende Maßnahmen zur Elimination
von nicht steuerbaren Anteilen aus dem Streckenmodell
sind daher nicht erforderlich. Im Vergleich zum Fall
einer vollständig steuerbaren Regelstrecke erfordert die
Anwendung des vorgestellten Verfahrens kaum Mehraufwand,
was am Beispiel eines Eingrößen- und eines Mehrgrößensystems
illustriert wird.
In der vorliegenden Arbeit werden fotografische Aufnahmen zweier verschiedener Abgüsse von Paganinis rechter Hand vorgestellt und näher beschrieben. Es handelt sich um einen mutmaßlich originalen Bronzeabguss, der vermutlich kurz nach Paganinis Tod auf dessen Totenbett abgenommen wurde, und eine in heutiger Zeit angefertigte Kopie aus Fiberplastik mit goldfarbenem Anstrich. Die Hand ist im proximalen Handgelenk stark abgewinkelt, was dafür spricht, dass die Hand des Toten auf einem Kissen gelegen haben könnte, um den Abguss vorzunehmen. Überdies zeigt sich eine verkrampfte Stellung der Finger und Hand, am ehesten infolge Totenstarre. Man findet zudem arthrotische Veränderungen sowie hervortretende Sehnen und atrophierte Muskulatur. Beim Bronzeabguss sind die beschriebenen Auffälligkeiten deutlicher zu erkennen. Ein 3D-Scan des Bronzeabgusses der rechten Hand Paganinis mit einem Strukturlichtscanner würde die Möglichkeit eröffnen, Messdaten der Hand zu erhalten.
In der vorliegenden Arbeit wurde die von Wilhelm His Sr. angefertigte und im Jahr 1895 publizierte Fotografie des mutmaßlichen Skeletts von Johann Sebastian Bach auf ihre Abbildungsqualität untersucht. Dies erfolgte durch direkte Messungen an einem digitalen Scan der Fotografie. Dabei wurde der von His der Fotografie beigelegte Lineal-Maßstab in mehrere 10-cm-Stücke unterteilt und die Länge dieser Abschnitte im Digitalisat mit dem Messinstrument von Adobe Acrobat ausgemessen. Darüber hinaus wurden die Längen der Femora ermittelt und mit den Maßen verglichen, die 1895 an den tatsächlichen (realen) Knochen ermittelt wurden. In dem Digitalisat entsprachen 190 cm im Lineal 244,48 mm. Der Mittelwert der 19 bestimmten 10-cm-Abschnitte betrug 100,49 mm (Median 100,49 mm, Standardabweichung 0,49 mm). Die historische Femurlänge links betrug 443,5 mm, rechts 451,0 mm. Die im Digitalisat ermittelte Femurlänge betrug links 443,8 mm, rechts 451,1 mm. Zusätzlich wurden die projizierten Centrum-Collum-Diaphysen-Winkel bestimmt. Die Daten lassen den Schluss zu, dass die Oben/unten-Verzerrung sowie die Rechts/links-Verzerrung nicht nennenswert sind und das von His angefertigte Foto mit einer hohen Genauigkeit der Abbildungsqualität und des Linsenapparats der Kamera angefertigt wurde, die es ermöglicht, bestimmte Skelettanteile aussagekräftig zu beurteilen und auszumessen.
Neurostimulation durch Musik
(2020)
Was ist die Musik und wie wirkt sie sich auf den menschlichen Körper aus? Historisch betrachtet wird die Musik als etwas Göttliches aufgefasst, da sie eine äußerst große Wirkung auf die Emotionen des Menschen besitzt. Dieser Effekt wirkt sich auch psychosomatisch aus und kann das Denken und Handeln des Zuhörers beeinflussen und steuern. So lässt sich beispielsweise das Kaufverhalten allein durch die musikalische Begleitung deutlich manipulieren. Selbst die Motivation lässt sich mit passender Vertonung entweder steigern oder reduzieren. In der heutigen Zivilisation begleitet die Musik den Menschen alltäglich und wird zu vielen verschiedenen Zwecken verwendet. Somit ist die musikalische Stimulation als eine Art Psychotherapie zu werten, die häufig gezielt angewendet wird, aber im Beeinflussten unterbewusst stattfindet. Da natürlich immer noch offene Fragen bezüglich der genauen Wirkung von Musik auf das Gehirn bestehen, werden derzeit im Bereich der Neurowissenschaften viele Studien durchgeführt, um dieses Phänomen nachvollziehen zu können.