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The increase of the Internet of Things (IoT) calls for secure solutions for industrial applications. The security of IoT can be potentially improved by blockchain. However, blockchain technology suffers scalability issues which hinders integration with IoT. Solutions to blockchain’s scalability issues, such as minimizing the computational complexity of consensus algorithms or blockchain storage requirements, have received attention. However, to realize the full potential of blockchain in IoT, the inefficiencies of its inter-peer communication must also be addressed. For example, blockchain uses a flooding technique to share blocks, resulting in duplicates and inefficient bandwidth usage. Moreover, blockchain peers use a random neighbor selection (RNS) technique to decide on other peers with whom to exchange blockchain data. As a result, the peer-to-peer (P2P) topology formation limits the effective achievable throughput. This paper provides a survey on the state-of-the-art network structures and communication mechanisms used in blockchain and establishes the need for network-based optimization. Additionally, it discusses the blockchain architecture and its layers categorizes existing literature into the layers and provides a survey on the state-of-the-art optimization frameworks, analyzing their effectiveness and ability to scale. Finally, this paper presents recommendations for future work.

Occluders made of the shape memory alloy Nitinol are commonly used to close Atrial Septal Defects (ASD). Until now, standard parameters are missing defining the mechanical properties of these implants. In this study,we developed a special measuring setup for the determination of the mechanical properties of customly available occluders (i.e. Occlutech Figulla®Flex II 29ASD12 and AGA AMPLATZER™9-ASD-012

Diese Arbeit befasst sich mit der Redigitalisierung von ausgedruckten Architektur-zeichnungen mit möglichst einfachen Mitteln. So sollen Fotos von herkömmlichen Smartphones die Grundlage für die Extraktion von Maßstab und Raumgeometrien sein. Der erste der drei Schritte, die das Foto dabei durchläuft, ist die Beseitigung von perspektivischen Verzerrungen (Rektifizierung). Die hierfür benötigten Punkte werden durch ein, in dieser Arbeit trainiertes, Convolutional Neural Network (CNN) detektiert. Die so ermittelten Positionen stellen im zweiten Schritt, der Ermittlung eines Maßstabes, die Grundlage für das Auslesen der Maßzahlen mittels optical character recognition (OCR) dar. Da Räume nicht als solche in Bauzeichnungen eingezeichnet sind, werden im letzten Schritt, zuerst Wände, Türen und Fenster, durch mehrere mathematische Faltungen (convolutions) lokalisiert und innerhalb dieser Elemente, mittels wachsender Regionen, nach Räumen und Fluren gesucht. Nach dem ein Foto diese Schritte durchlaufen hat, werden die ermittelten Geometrien sowie der Maßstab in einer Liste abgespeichert und im rektifizierten Bild, zusammen mit den berechneten Flächeninhalten, visualisiert. So kann ein Anwender schnell und einfach den Erfolg des Programmoutputs beurteilen. Eine Versuchsreihe mit einigen Fotos ergab, dass ein Schattenwurf auf dem Papierplan bei Aufnahme des Lichtbildes zu vermeiden ist, da dieser sowohl bei der Auswertung durch das CNN, als auch innerhalb des OCR-Vorgangs zu Problemen führt, die in einigen Fällen eine Rektifizierung oder Maßstabsermittlung verhinderten. Bei den übrigen fünf Fotos wurden durchschnittlich 31,8 von 32 Räumen detektiert, dabei wurde zwischen zwei und zwölf mal fälschlicherweise die Fensterbank als Fußboden detektiert. Die Standardabweichung der Flächeninhalte aller Räume betrug dabei 0,66 m², werden nur die Räume betrachtet, bei denen die Fensterbank korrekt erkannt wurde, beträgt die Standardabweichung lediglich 0,25 m². Insgesamt werden die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse als „gut“ eingestuft, es bleiben jedoch auch einige Optimierungsmöglichkeiten an verschiedenen Stellen, besonders bei der Suche nach Räumen, bestehen.

Die Messung, von Prozessdrücken in industriellen Anlagen, ist heutzutage nicht mehr wegzudenken. Hierbei können während des Betriebs gelegentlich ungewollte Überdrücke auftreten, welche über dem Messbereich der eingesetzten Sensorik liegen. Mit den bisher bekannten Drucksensoren können solche Überdrücke daher nicht detektiert werden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Konzepts, welches eine Messbereichserweiterung hervorbringt. Mit diesem sollen Drücke bis zu einer messbereichsspezifischen Grenze detektiert werden können. Im ersten Schritt werden die Kapazitäten der Messzellen der aktuell bestehenden Sensorelektronik aufgenommen und ausgewertet. Aufgrund der Verläufe der gemessenen Kapazitäten, wird der Fokus auf die Auswertung der Referenzkapazität gelegt. Anschließend folgt das Approximieren des Verlaufs der Referenzkapazität durch geeignete mathematische Funktionen und das Entwickeln eines messbereichsübergreifenden Algorithmus. Hierfür wird die Methode der kleinsten Fehlerquadrate angewandt. Nachdem sich ein vielversprechendes Fitting, mittels zwei Polynomen herauskristallisiert hat, erfolgt die softwareseitige Implementierung des Algorithmus für einen Mikrocontroller auf der Sensorelektronik. Im letzten Teil der Arbeit werden Testmessungen durchgeführt, um die approximierten Polynome zu validieren. Am Ende der Arbeit entsteht eine funktionierende Messbereichserweiterung zur Detektion von Drücken im Überlastbereich. Hierbei wird eine verhältnismäßig hohe Genauigkeit mit wenigen zusätzlichen Messpunkten erzielt.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Dynamik der Konsensbildung in sozialen Netzwerken mit unterschiedlichen Strukturen. Dafür wird mittels des Naming Games die Kommunikation mit dem Ziel der Konsensbildung simuliert und analysiert. Es geht dabei um die Frage, welchen Einfluss die unterschiedlichen Netzwerkstrukturen auf die Dynamik der Simulationen haben. Neben den unterschiedlichen Netzwerkstrukturen werden weitere Faktoren gesucht und analysiert, welche die Dynamik der Konsensfindung beeinflussen. Dafür werden die Simulationen unter bestimmten Parametern und Eigenschaften mehrfach wiederholt. Aus diesen mehrfachen Durchführungen wird eine repräsentative Simulation ausgewählt und untersucht. Hinsichtlich der Frage nach dem Einfluss der Netzwerkstruktur auf die Dynamik, konnte festgestellt werden, dass die Dichte des dem Netzwerk zugrundeliegenden Graphen einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz der Kommunikation hat. Mit steigender Dichte steigt auch die Effizienz der Kommunikation. Zudem konnten zwei weitere wesentliche Einflussfaktoren ausgemacht werden: sogenannte Autoritäten und Announcements. Bei Autoritäten handelt es sich um Teilnehmer, welche besonders viele weitere Teilnehmer der Simulation kennen und bei Announcements handelt es sich um eine Form der Kommunikation, die zu einem Zeitpunkt zwischen mehr als zwei Teilnehmern stattfinden kann. Das Hinzufügen dieser Parameter führt wieder zu einer veränderten, effizienteren Dynamik.

The present invention relates to open-loop and closed-loop control units for extracorporeal circulatory support, to systems comprising such an open-loop and closed-loop control unit, and to corresponding methods. An open-loop and closed-loop control unit (10) for extracorporeal circulatory support is proposed, which is configured to receive a measurement of an ECG signal (12) of a supported patient over a predefined period of time, wherein the ECG signal (12) comprises multiple data points for each time point within a heart cycle. The open-loop and closed-loop control unit (10) comprises an evaluation unit (100) which is configured to evaluate the data points for at least one time point in a spatial and/or temporal manner and to determine at least one amplitude change (14) within the heart cycle based on the evaluated data points. The open-loop and closed-loop control unit (10) is further configured to output an open-loop and/or closed-loop signal (16) for extracorporeal circulatory support at a predefined point in time after the at least one amplitude change (14).

Die vorliegende Erfindung betrifft Steuer- und Regeleinheiten für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung sowie Systeme, umfassend eine solche Steuer- und Regeleinheit und entsprechende Verfahren. Entsprechend wird eine Steuer- und Regeleinheit Steuer- und Regeleinheit (10) für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist eine Messung eines EKG-Signals (12) eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum zu empfangen, wobei das EKG-Signal (12) für jeden Zeitpunkt innerhalb eines Herzzyklus mehrere Datenpunkte umfasst. Die Steuer- und Regeleinheit (10) umfasst eine Auswerteeinheit (100), welche dazu eingerichtet ist, die Datenpunkte für mindestens einen Zeitpunkt räumlich und/oder zeitlich auszuwerten und aus den ausgewerteten Datenpunkten mindestens eine Amplitudenänderung (14) innerhalb des Herzzyklus zu bestimmen. Die Steuer- und Regeleinheit (10) ist weiterhin dazu eingerichtet, ein Steuer- und/oder Regelsignal (16) für die extrakorporale Kreislaufunterstützung an einem vorgegebenen Zeitpunkt nach der mindestens einen Amplitudenänderung (14) auszugeben.

Im Jahre 2010 bot die Hochschule Offenburg ein Medizintechnikstudium mit dem Schwerpunkt ’Kardiologie, Elektrophysiologie und elektronische kardiologische Implantate’ als Bachelor- und später auch Masterstudiengang an. Ziel des auf diesen Schwerpunkt ausgelegten didaktischen Lehrkonzeptes ist die Vermittlung sofort anwendungsbereiten theoretischen Wissens und praktischen Könnens, welches die Absolventinnen und Absolventen in ihrer künftigen Berufsausübung in der Industrie oder als technische Partner der behandelnden Ärztinnen und Ärzte in hochspezialisierten klinischen Einrichtungen benötigen. Aufgrund fehlender kommerzieller Angebote ist zur Umsetzung dieses Lehrkonzeptes die ingenieurtechnische Realisierung geeigneter Lehrmittel zwingend erforderlich. Dies betrifft die hard- und softwareseitige Erstellung visueller Demonstrationsmöglichkeiten für pathologische und implantatinduzierte Herzrhythmen, sowie die synthetische Bereitstellung originalgetreuer elektrokardiographischer Ableitsignale aus der klinischen Routine. Des Weiteren den Aufbau von in-vitro Trainingssystemen zu Therapien mit elektronischen kardiologischen Implantaten sowie zur Hochfrequenz-Katheterablation. Insbesondere die Wahlfächer ’Programmierung von Herzschrittmachern’ und ‚Programmierung von Defibrillatoren’, deren Besuch den Teilnehmenden einen besonders raschen Berufseinstieg ermöglichen sollte, wurden in didaktischer Hinsicht in engem Bezug zum 4-Komponenten-Instruktionsdesign-Modell der Lehre gestaltet. Durch den kontinuierlichen Einsatz der Instrumente der formativen Evaluation gelangen sowohl deutliche Verbesserungen am Gesamtkonzept der Lehrveranstaltungen als auch an den dort eingesetzten, selbst realisierten Lösungen des benannten speziellen Lehr- und Trainingsequipments. Eine summative Evaluation des Lehrkonzeptes ist aufgrund seines Alleinstellungsmerkmals schwierig. Aus diesem Grund erschien die quantitative Prüfung des Einflusses eines Besuchs des praktisch orientierten Wahlfachs ’Programmierung von Herzschrittmachern’ auf die Note der kombinierten Abschlussklausur in den Fächern ’Elektrokardiographie’ und ’Elektrostimulation’ sinnvoll. In diese Evaluation eingeschlossen wurde eine Kohorte von 221 Studierenden, 76 Frauen und 145 Männer, von denen 93 am Wahlfach nicht teilnahmen und 128 die es besucht hatten. Über 7 zusammengefasste Studienjahre zeigte sich, dass die praktische Ausbildung im Wahlfach ’Programmierung von Herzschrittmachern’ das Leistungsniveau der Studierenden der Medizintechnik in der kombinierten Abschlussprüfung ’Elektrokardiographie und Elektrostimulation’ deutlich beeinflusste. Das im Rahmen dieser Arbeit mitgestaltete Lehrkonzept, die realisierten Lehrmaterialien und Lehrumgebungen wurden im Bachelor- und Masterstudiengang der Medizintechnik an der Hochschule Offenburg in den Praktika, Seminaren und Vorlesungen des Schwerpunktes ’Kardiologie, Elektrophysiologie und elektronische kardiologische Implantate’ vielfältig genutzt. Sie ermöglichten die Gestaltung interaktiver praktischer Weiterbildungsveranstaltungen für ärztliches und mittleres medizinisches Personal und für auf diesen Gebieten tätige medizintechnische Firmen.