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After having described many different aspects of our team software in previous years, in this paper we take the freedom to describe the magmaChallenge framework provided by the magmaOffenburg team. The framework is used as a benchmark tool to run different challenges like the running challenge in 2014 or the kick accuracy challenge in 2015. This description should serve as a documentation to simplify the maintenance by the community and to add new benchmarks in the future.
Geschichte(n) der Medizin
(2016)
Nach dem großen Erfolg der beiden ersten Bände liegt jetzt der Abschluss der Trilogie vor. Renommierte Autorinnen und Autoren erzählen einmal mehr lebendige und mitreißende Geschichte(n) der Medizin über Krankheiten, Ärzte und Forscher. Wie kam es beispielsweise zur Entdeckung der "Perkussion"? Wer war Avicenna? Warum wurde der Name Goldberg so berühmt? Was haben Rembrandt und Schiller gemeinsam? Welchen Einfluss nahm deutsche Medizin auf den Fernen Osten? Die populärwissenschaftlich aufbereitete Welt der Medizingeschichte(n) fasziniert nicht nur, sie sorgt auch immer wieder für überraschende Erkenntnisse und Aha-Erlebnisse. Das Buch richtet sich daher gleichermaßen an medizinische Laien wie Fachleute.
Kommentar zu "Intracortical microstimulation of human somatosensory cortex" von Sharlene N. Flesher et al., veröffentlicht in Science Translational Medicine, Vol. 8, No. 361, Seite 361ra141 (DOI: 10.1126/scitranslmed.aaf8083)
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, ein prototypisches Meldesystem für die Bankenaufsicht in einer privaten Cloud zu realisieren. Ferner sollen die Vorteile eines solchen Systems gegenüber bestehenden Systemen abgegrenzt werden. Im ersten Teil wird auf die Entwicklung von Software as a Service-Anwendungen sowie die rechtlichen Grundlagen und Zusammenhänge im Meldewesen eingegangen. Des Weiteren werden das Cloud-Computing und das verwendete Datenformat XBRL durchleuchtet. Anschließend werden bestehende Meldesysteme verglichen. Dabei stehen die unterschiedlichen Bereitstellungsarten im Fokus. Zur Erreichung des Ziels der Thesis wird ein Proof of Concept anhand einer Beispielmeldung aus dem Großkreditmeldewesen umgesetzt. Diese Meldung erfordert sowohl das Befüllen von PDF-Formularen sowie das Erstellen von XBRL-Dateien. Für die Umsetzung wird eine Testumgebung aufgebaut, mit welcher es bedingt möglich ist, reale Bedingungen zu simulieren. Nach einer Evaluation wird hierfür das Platform as a Service-System Openshift verwendet. Damit ist es möglich, eine Private Cloud zu erstellen, auf der eine Java EE Anwendung als Reporting as a Service-Lösung zur Verfügung gestellt wird. Deren Funktionsumfang umfasst das Einlesen, Prüfen, Konvertieren und Validieren von Daten sowie das Versenden von Meldungen zur Bankenaufsicht. Um die heterogenen Systeme im Finanzumfeld abzudecken, werden Testdaten als CSV, XLS und via Datenbank bereitgestellt. Die Tests mit diesen Daten sind sehr positiv. So ist es möglich, Daten aus allen Datenquellen einzulesen und mittels einer Plausibilitätsliste der Bundesbank zu prüfen. Anschließend können die Daten in eines der geforderten Formate PDF oder XBRL konvertiert werden. Durch den Ansatz einer privaten Cloud-Lösung können einige Sicherheitsbedenken ausgeschlossen werden, ohne auf die Vorteile wie Lastverteilung, Multitenancy, Skalierbarkeit und hohe Kompatibilität verzichten zu müssen. Abschließend werden in einer Schlussbetrachtung die Ergebnisse vorgestellt und ein Ausblick für die Zukunft gegeben.
A new yield function for lamellar gray cast iron materials is proposed. The new model is able to describe the results of recently performed microstructure-based finite-element computations that resolve the three dimensional yield surface of three different gray cast irons. The yield function requires only the yield stress in tension and compression of the respective material as model parameters. Furthermore, the algorithmic formulation of the new model is assessed for numerical robustness and efficiency.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats eines digital modulierten Signals, welches die empfangenen I/Q-Datenpunkte zuerst für jedes Modulationsformat mittels eines Clustering-Verfahrens ausgewertet, wobei nach Durchführung des Clustering-Verfahrens für jedes der Modulationsformate jeweils alle I/Q-Datenpunkte jeweils einem ermittelten Cluster-Schwerpunkt zugeordnet sind. Danach wird für jedes Modulationsformat jeweils der Wert einer Nutzenfunktion bestimmt, welche einen umso höheren (niedrigeren) Wert annimmt, je besser die einem Cluster-Schwerpunkt zugeordneten I/Q-Datenpunkte durch den Cluster-Schwerpunkt abgedeckt sind und je geringer die euklidischen Abstände der ermittelten Custer-Schwerpunkte von dem zugeordneten Konstellationspunkt sind. Es wird dann dasjenige Modulationsformat als das für das digital modulierte Signal zutreffende Modulationsformat angenommen, für welche die Nutzenfunktion den höchsten (niedrigsten) Wert annimmt.
Elektronische Pille zur steuerbaren Abgabe einer Substanz in einem menschlichen oder tierischen Körper, (a) mit einem Gehäuse (3), in welchem die abzugebende Substanz (17) aufgenommen und in welchem eine Abgabeöffnung (47) zur Abgabe der Substanz (17) vorgesehen ist, wobei die Substanz (17) zur Abgabe aus dem Gehäuse (3) mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt ist, (b) mit einer elektronischen Steuereinheit (53, 59, 61, 63), und (c) mit einer im Verlauf eines Abgabepfades angeordneten Ventileinheit (33), welche von der Steuereinheit (53, 59, 61, 63) von einer Geschlossen- Stellung in eine Geöffnet-Stellung steuerbar ist und umgekehrt, (d) dadurch gekennzeichnet, (e) dass die Ventileinheit (33) eine von der elektronischen Steuereinheit (53, 59, 61, 63) ansteuerbare Heizeinheit (49) umfasst, (f) dass die Ventileinheit (33) ein Schaltelement (39) umfasst, welches in der Geschlossen-Stellung zumindest mit einem Teilbereich dichtend an einem Ventilsitz (37) der Ventileinheit (33) anliegt und welches von der Heizeinheit (49) beheizbar ist, (g) dass das Schaltelement (39) zwei temperaturabhängige stabile Schaltstellungen aufweist, welche durch eine Formänderung des Schaltelements (39) definiert sind, und (h) die Heizeinheit (49) an der dem Ventilsitz (37) abgewandten Seite des Schaltelements (39) angeordnet und integriert mit dem Schaltelement (39) ausgebildet ist (i) wobei die Steuereinheit (53, 59, 61, 63) zum Öffnen der Ventileinheit (33) die Heizeinheit (49) aktiviert, so dass das Schaltelement (39) bei Überschreiten einer Schwellentemperatur aus der Geschlossen-Stellung in die Geöffnet-Stellung geschaltet wird und (j) wobei die Steuereinheit (53, 59, 61, 63) zum Schließen der Ventileinheit (33) die Heizeinheit (49) deaktiviert, so dass das Schaltelement bei Unterschreiten einer Schwellentemperatur aus der Geöffnet-Stellung in die Geschlossen-Stellung schaltet.
Die Einführung der extrakorporalen Zirkulation unter Verwendung eines medikamentös induzierten Herzstillstands ermöglicht der Herzchirurgie die Herzoperationen, wie sie heute bekannt sind. Eine große Debatte besteht in der optimalen Zusammensetzung und Anwendungsweise der kardioplegischen Lösungen [6]. In der Helios Klinik für Herzchirurgie in Karlsruhe werden die kalte, kristalloide Kardioplegie nach Bretschneider und die modifizierte, kalte Blutkardioplegie nach Calafiore verwendet. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob die Wahl der Kardioplegie Einwirkungen auf den intraoperativen und postoperativen Verlauf einer Bypass-Operation hat.
In der dazu angefertigten Studie wurden die Daten von 135 KHK Patienten retrospektiv erfasst und statistisch analysiert. Darunter wurden 81 Patienten mit der kalten Blutkardioplegie nach Calafiore behandelt und 53 Patienten mit der kristalloiden HTKLösung nach Bretschneider. Die demografischen Daten und Dringlichkeit der Operationen unterscheiden sich nicht signifikant voneinander. Bei den intraoperativen Parametern sind hinsichtlich der Hämoglobin-, Natrium-, und Kaliumkonzentration signifikante Unterschiede erkennbar. Weitere intraoperative Laborwerte zeigen keine Signifikanz. Die intraoperativen Parameter der Myokardprotektionsverfahren unterscheiden sich bezüglich der verabreichten Kardioplegiemenge. Bei postoperativen Parametern sind keine besonderen Signifikanzen notiert.
Die kristalloide Kardioplegie nach Bretschneider wie auch die modifizierte kalte Blutkardioplegie nach Calafiore sind sichere und effektive Verfahren. Einige Unterschiede konnten zugunsten der Blutkardioplegie nach Calafiore gefunden werden, die spezifisch für das jeweilige Verfahren sind. Zwingende Argumente für oder gegen eines dieser Verfahren konnten nicht gefunden werden.
Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse zur Optimierung der Parameter zur Registrierung elektrisch evozierter Hirnstammpotenziale mit den beiden ERA-Messsystemen Eclipse EP25 und Synergy EDX dienen als Grundlage für die eBERA Untersuchungen. Betrachtet wurden besonders hierbei die Stimulati-onsart, Filtereinstellungen und Mittelungsoptionen.
Bei allen Messungen mit beiden Systemen, Eclipse EP25 und Synergy EDX, wird eine contralaterale Ableitung nahegelegt.
Eine zu empfehlende Filtereinstellung der Hochpassfilter und Tiefpassfilter zur Potenzialregistrierung mittels eBERA ist 0,2 Hz / 3000 Hz bei der Synergy und 33 Hz / 3000 Hz bei der Eclipse EP25. Bei Vorliegen tieffrequenter Einstreuun-gen ist eine Erhöhung der Grenzfrequenz des Hochpassfilters auf 100 Hz zu empfehlen.
Bei der Wahl der Stimulationsart hat sich die alternierende als die beste her-ausgestellt. Dies belegen sowohl die in den Ergebnissen gemessenen Potentia-le als auch Messungen von Kollegen (Steffens, 2016).
Die Mittelungsoption „bayesian weighting“ bei der Eclipse EP25 hat sich bei der eBERA Messung als nicht sehr hilfreich erwiesen. Bei der Synergy EDX hat die Einstellung „Mittel“ im Vergleich zu „Gewichtet“ die besseren Ergebnisse erzielt. Daher wird diese Wahl empfohlen, falls mit diesem System gemessen wird. Weitere weniger einflussreiche Einstellungen werden im Anhang C. „Optimierte Parameter beider Messsysteme“ aufgelistet.
Die Mismatch Negativity (MMN) bezeichnet eine Komponente reizkorrelierter Potentiale. Die MMN ist ein negativer Potentialkomplex, der ungefähr 100 bis 300 ms nach Stimuluspräsentation auftritt, wenn ein neuer Stimulus im Vergleich zu zuvor präsen-tierten, gleichartigen Stimuli ausreichend bzgl. Frequenz, Dauer, Ort oder Intensität abweicht. Der MMN zu Grunde liegen Messungen der späten akustisch evozierten Po-tentiale (SAEP). Die von beiden Stimuli hervorgerufenen SAEP werden separat gemittelt. Bei ausreichender Differenz der Stimuli und geeigneter Stimulusabfolge ist eine Potentialdifferenz zwischen den beiden gemittelten Antworten ableitbar, die MMN.
In dieser Arbeit wurde die Ableitung der MMN mit dem Registriersystem Eclipse EP-25 der Firma Interacoustics in Bezug auf zwei Stimulustypen, Tone-Bursts und Sprach-laute, evaluiert.
Diese Arbeit befasst sich mit der Konzeption und Implementierung eines Dateiimportfilters für Mess- und Kalibrierwerkzeuge. Dieser ermöglicht das Importieren von INCA-Experimenten nach CANape, indem aus Experiment-Exportdateien Konfigurationsdateien generiert werden. Im Zuge der Umsetzung wurde dazu das aus binären Daten bestehende Exportdateiformat von INCA analysiert. Das Ziel dieser Analyse bestand darin, herauszufinden, wo und wie die Informationen in den Exportdateien gespeichert sind. Die so erlangten Erkenntnisse wurden verwendet, um den Dateiimportfilter zu entwickeln. Dieser liest aus Exportdateien die notwendigen Informationen aus, überführt sie in eine CANape interne Repräsentation und generiert daraus eine entsprechende Konfigurationsdatei. Die korrekte Funktionsweise wurde anhand von selbst erstellten Experimenten sowie mithilfe von Kundenexperimenten validiert.
Data Mining of the Edge
(2016)
Kleine, intelligente Systeme prägen zunehmend unsere Umwelt, dass sogenannte Internet of Things wird immer mehr Teil unseres Alltages. Diese Geräte sind immer mehr dazu in der Lage Daten aufzunehmen und zu verarbeiten. Doch wie jede Technische Revolution, führt auch der Ausbau des IoT zu neuen Herausforderungen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Bewertung der Qualität von verschiedenen Data Mining Frameworks im Edge Bereich, die Erstellung mehrere Demonstatoren eines Edge Szenario Aufbaus sowie deren Evaluation.
Diese Bachelorarbeit untersucht die Möglichkeiten der Persistierung und anschließenden Analyse verschiedener Messwerte in einer geeigneten Software-Architektur. Zunächst wird dazu die genaue Aufgabenstellung betrachtet. Im Anschluss soll die geplante Software-Architektur und die vorgesehene Kommunikationsart erklärt werden. Um das entwickelte Produkt einfach zur Verfügung stellen zu können, sollen die Tools Vagrant, Puppet und Docker gemeinsam genutzt werden. Nachdem im Anschluss auf die eingesetzte Servertechnologie eingegangen wurde, beschäftigt sich die Arbeit mit der Persistierung der Messdaten. Hierzu werden die verschiedenen Arten verfügbarer Datenbanktechnologien erläutert und darauf aufbauend eine Auswahl getroffen. Als letzten Teil der Anwendung wird auf die Demonstrationsapplikation eingegangen. Hier werden wieder die nötigen Anforderungen erörtert und die Umsetzung beschrieben.
Anhand der gewonnenen Erkenntnisse wird abschließend ein Fazit der verwendeten Technologien und der Architektur verfasst. Hier soll die Eignung der verwendeten Technologien zur Lösung des Problems überprüft und bewertet werden.
Abschließend wird noch ein Ausblick auf die zukünftige Entwicklung in diesem Bereich gegeben.
Die Vision vom "Internet der Dinge" prägt seit Jahren Forschung und Entwicklung, wenn es um smarte Technologien und die Vernetzung von Geräten geht. In der Zukunft wird die reale Welt zunehmend mit dem Internet verknüpft, wodurch zahlreiche Gegenstände (Dinge) des normalen Alltags dazu befähigt werden, zu interagieren und sowohl online als auch autark zu kommunizieren. Viele Branchen wie Medizin, Automobilbau, Energieversorgung und Unterhaltungselektronik sind gleichermaßen betroffen, wodurch trotz Risiken auch neues wirtschaftliches Potential entsteht. Im Bereich "Connected Home" sind bereits Lösungen vorhanden, mittels intelligenter Vernetzung von Haushaltsgeräten und Sensoren, die Lebensqualität in den eigenen vier Wänden zu erhöhen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thread Protokoll; einer neuen Technologie zur Integration mehrerer Kommunikationsschnittstellen innerhalb eines Netzwerks. Darüber hinaus wird die Implementierung auf Netzwerkebene (Network Layer) vorgestellt, sowie aufbereitete Informationen bezüglich verwendeter Technologien dargestellt.
BACKGROUND:
While hearing aids for a contralateral routing of signals (CROS-HA) and bone conduction devices have been the traditional treatment for single-sided deafness (SSD) and asymmetric hearing loss (AHL), in recent years, cochlear implants (CIs) have increasingly become a viable treatment choice, particularly in countries where regulatory approval and reimbursement schemes are in place. Part of the reason for this shift is that the CI is the only device capable of restoring bilateral input to the auditory system and hence of possibly reinstating binaural hearing. Although several studies have independently shown that the CI is a safe and effective treatment for SSD and AHL, clinical outcome measures in those studies and across CI centers vary greatly. Only with a consistent use of defined and agreed-upon outcome measures across centers can high-level evidence be generated to assess the safety and efficacy of CIs and alternative treatments in recipients with SSD and AHL.
METHODS:
This paper presents a comparative study design and minimum outcome measures for the assessment of current treatment options in patients with SSD/AHL. The protocol was developed, discussed, and eventually agreed upon by expert panels that convened at the 2015 APSCI conference in Beijing, China, and at the CI 2016 conference in Toronto, Canada.
RESULTS:
A longitudinal study design comparing CROS-HA, BCD, and CI treatments is proposed. The recommended outcome measures include (1) speech in noise testing, using the same set of 3 spatial configurations to compare binaural benefits such as summation, squelch, and head shadow across devices; (2) localization testing, using stimuli that rove in both level and spectral content; (3) questionnaires to collect quality of life measures and the frequency of device use; and (4) questionnaires for assessing the impact of tinnitus before and after treatment, if applicable.
CONCLUSION:
A protocol for the assessment of treatment options and outcomes in recipients with SSD and AHL is presented. The proposed set of minimum outcome measures aims at harmonizing assessment methods across centers and thus at generating a growing body of high-level evidence for those treatment options.
n this work a mathematical model for describing the performance of lithium-ion battery electrodes consisting of porous active material particles is presented. The model represents an extension of the Newman-type model, accounting for the agglomerate structure of the active material particles, here Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2 (NCM) and Li(Ni1/3Co1/3Al1/3)O2 (NCA). To this goal, an additional pore space is introduced on the active material level. The space is filled with electrolyte and a charge-transfer reaction takes place at the liquid-solid interface within the porous active material particles. Volume-averaging techniques are used to derive the model equations. A local Thiele modulus is defined and provides an insight into the potentially limiting factors on the active material level. The introduction of a liquid-phase ion transport within the active material reduces the overall transport losses, while the additional active surface area within the agglomerate lowers the charge-transfer resistance. As a consequence, calculated discharge capacities are higher for particles modeled as agglomerates. This finding is more pronounced in the case of high C-rates
MITK-OpenIGTLink for combining open-source toolkits in real-time computer-assisted interventions
(2016)
PURPOSE:
Due to rapid developments in the research areas of medical imaging, medical image processing and robotics, computer-assisted interventions (CAI) are becoming an integral part of modern patient care. From a software engineering point of view, these systems are highly complex and research can benefit greatly from reusing software components. This is supported by a number of open-source toolkits for medical imaging and CAI such as the medical imaging interaction toolkit (MITK), the public software library for ultrasound imaging research (PLUS) and 3D Slicer. An independent inter-toolkit communication such as the open image-guided therapy link (OpenIGTLink) can be used to combine the advantages of these toolkits and enable an easier realization of a clinical CAI workflow.
METHODS:
MITK-OpenIGTLink is presented as a network interface within MITK that allows easy to use, asynchronous two-way messaging between MITK and clinical devices or other toolkits. Performance and interoperability tests with MITK-OpenIGTLink were carried out considering the whole CAI workflow from data acquisition over processing to visualization.
RESULTS:
We present how MITK-OpenIGTLink can be applied in different usage scenarios. In performance tests, tracking data were transmitted with a frame rate of up to 1000 Hz and a latency of 2.81 ms. Transmission of images with typical ultrasound (US) and greyscale high-definition (HD) resolutions of [Formula: see text] and [Formula: see text] is possible at up to 512 and 128 Hz, respectively.
CONCLUSION:
With the integration of OpenIGTLink into MITK, this protocol is now supported by all established open-source toolkits in the field. This eases interoperability between MITK and toolkits such as PLUS or 3D Slicer and facilitates cross-toolkit research collaborations. MITK and its submodule MITK-OpenIGTLink are provided open source under a BSD-style licence ( http://mitk.org )
Cardiac resynchronization therapy is an established therapy for heart failure patients. The aim of the study was to evaluate electrical left cardiac atrioventricular delay and interventricular desynchronization in sinus rhythm cardiac resynchronization therapy responder and non-responder. Cardiac electrical desynchronization were measured by surface ECG and focused transesophageal bipolar left atrial and left ventricular ECG before implantation of cardiac resynchronization therapy defibrillators. Preoperative electrical cardiac desynchronization was 195.7 ± 46.7 ms left cardiac atrioventricular delay and 74.8 ± 24.5 ms interventricular delay in cardiac resynchronization therapy responder. Cardiac resynchronization therapy responder New York Heart Association class improved during long term biventricular pacing. Transesophageal left cardiac atrioventricular delay and interventricular delay may be additional useful parameters to improve patient selection for cardiac resynchronization therapy.
Background: Cardiac resynchronization therapy (CRT) is an established therapy for heart failure (HF) patients (P) with reduced left ventricular (LV) ejection fraction and electrical interventricular desynchronization, but not all P improved clinically. The aim of the study was to evaluate electrical interventricular delay (IVD) to LV delay (LVD) ratio in atrial fibrillation (AF) CRT responder (R) and non-responder (NR).
Methods: AF P (n = 18, age 60.6 ± 11.4 years, 1 female, 17 males) with HF New York Heart Association (NYHA) class 3.0 ± 0.2, 25.3 ± 5.9 % LV ejection fraction and 157.8 ± 24.4 ms QRS duration (QRSD) were measured by surface ECG and focused transesophageal bipolar LV ECG before implantation of CRT pacemaker (n = 2) or CRT defibrillator (n = 16). IVD was measured between onset of QRS in the surface ECG and onset of LV signal in the LV ECG. LVD was measured between onset and offset of LV signal in the LV ECG.
Results: Electrical ventricular desynchronization in AF CRT P were 61.9 ± 26.9ms IVD, 80.6 ± 24.3ms LVD, 0.85 ± 0.41 IVD-LVD-ratio (Figure), 3.12 ± 1.89 QRSD-IVD-ratio and 2.07 ± 0.47 QRSD-LVD-ratio. There were 72.2 % AF CRT R (n = 13) with 64.2 ± 24.6ms IVD and 77.8 ± 21.6ms LVD with Pearson correlation to 0.89 ± 0.39 IVD-LVD-ratio (r = 0.87, P < 0.01; r = -0.69, P < 0.01), 2.82 ± 1.32 QRSD-IVD-ratio (r = -0.76, P < 0.01; r = 0.67, P = 0.011) and 2.13 ± 0.46 QRSD-LVD-ratio (r = 0.57, P = 0.041; r = -0.85, P < 0.01). There were 27.8% AF CRT NR (n = 5) with 56.0 ± 34.5ms IVD and 87.8 ± 31.9ms LVD without correlation to 0.74 ± 0.48 IVD-LVD-ratio, 3.88 ± 2.98 QRSD-IVD-ratio and 1.90 ± 0.48 QRSD-LVD-ratio. During 15.3 ± 13.1 month CRT follow-up, the AF CRT R NYHA class improved from 3.0 ± 0.2 to 2.2 ± 0.3 (P < 0.001). During 18.8 ± 20.7 month CRT follow-up, the AF CRT NR NYHA class not improved from 3 to 3.3 ± 0.97.
Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a widely-used diagnostic technique to characterize electrochemical processes. It is based on the dynamic analysis of two electrical observables, that is, current and voltage. Electrochemical cells with gaseous reactants or products (e.g., fuel cells, metal/air cells, electrolyzers) offer an additional observable, that is, the gas pressure. The dynamic coupling of current and/or voltage with gas pressure gives rise to a number of additional impedance definitions, for which we use the term electrochemical pressure impedance. It also gives rise to different experimental probing approaches. In this article we present a model-based study of electrochemical pressure impedance spectroscopy (EPIS). Possible quantifications and realizations of EPIS are discussed. The study of generic cell geometries consisting of gas reservoir, diffusion layer(s) and electrochemically active layer(s) reveals distinct spiral-shaped features in the Nyquist plot. Using the example of a sodium/oxygen (Na/O2) cell, the dynamic spatiotemporal behavior of the state variables is quantified and interpreted. Results are compared to first experimental EPIS measurements by Hartmann et al. [J. Phys. Chem. C118, 1461, 2014]. A sensitivity analysis highlights the properties of EPIS with respect to geometric, transport, and kinetic parameters. We demonstrate that EPIS is sensitive to transport parameters that are not well-accessible with standard EIS.
Im vorliegenden Beitrag wird beschrieben, wie bereits entworfene Zustandsregler für proportional geregelte Systeme ohne Rechentotzeit auf einfache Art und Weise für Systeme mit Reglerintegratoren bzw. mit Rechentotzeit erweitert werden können. Das Ziel ist hierbei, den Aufwand zur Ermittlung der Reglermatrix zu reduzieren. Hierbei soll die bereits vorhandene, optimierte Regelkreisdynamik so wenig wie möglich verändert werden, wodurch bei Mehrgrößensystemen hinzukommende Freiheitsgrade sinnvoll festgelegt werden. Die Betrachtungen erfolgen für lineare zeitdiskrete Systeme und werden anhand eines Beispiels aus der elektrischen Antriebstechnik veranschaulicht.
Im Rahmen der Cochleaimplantat (CI)-Versorgung werden sowohl intraoperativ als auch postoperativ verschiedene elektrische und elektrophysiologische Diagnostikverfahren eingesetzt, bei denen elektrische Messgrößen vom CI erfasst und elektrophysiologische Messungen bei CI-Patienten durchgeführt werden. Zu den elektrophysiologischen Diagnostikverfahren zählen die Messung der elektrisch evozierten Summenaktionspotenziale des Hörnervs, die Registrierung der elektrisch evozierten auditorischen Hirnstammpotenziale und die Erfassung der elektrisch evozierten auditorischen kortikalen Potenziale. Diese Potenziale widerspiegeln die Erregung des Hörnervs und die Reizverarbeitung in verschiedenen Stationen der aufsteigenden Hörbahn bei intracochleärer elektrischer Stimulation mittels eines CI. Bei den aktuellen CI sind die Beurteilung der Elektrodenlage sowie die Prüfung der Ankopplung des Implantats an den Hörnerv wichtige Anwendungsgebiete der elektrophysiologischen Diagnostikverfahren. Ein weiteres bedeutendes Einsatzfeld stellt die Prüfung der Reizverarbeitung in der Hörbahn dar. Das Hauptanwendungsgebiet dieser Verfahren bildet jedoch die Unterstützung der Anpassung der CI-Sprachprozessoren bei Säuglingen und Kleinkindern auf der Basis elektrophysiologischer Schwellen.
Structured Innovation with TRIZ in Science and Industry - Creating Value for Customers and Society
(2016)
Lithium–oxygen cells with nonaqueous electrolyte show high overpotentials during charge, indicating asymmetric charge/discharge reaction mechanisms. We present a kinetic modeling and simulation study of the lithium–oxygen cell cycling behavior. The model includes a multistep reaction mechanism of the cell reaction (2Li + O2 ⇄ Li2O2) forming lithium peroxide by precipitation, coupled to a 1D porous-electrode transport model. We apply the model to study the asymmetric discharge/charge characteristics and analyze the influence of a redox mediator dissolved homogeneously in the liquid electrolyte. Model predictions are compared to experimental galvanostatic cycling data of cells without and with 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO) as redox mediator. The predicted discharge behavior shows good agreement with the experimental results. A spatiotemporal analysis of species concentrations reveals inhomogeneous distributions of dissolved oxygen and reaction products within the cathode during discharge. The experimentally observed charge overpotentials as well as their reduction by using a redox mediator can be qualitatively reproduced with a partially irreversible reaction mechanism. However, the proposed models fail to reproduce the particular shape of the experimental charge curve with continuously increasing charge overpotential, which implies that part of the reaction mechanism is still open for investigation in future work.
The M-Bus protocol (EN13757) is in widespread use for metering applications within home area and neighborhood area networks, but lacks a strict specification. This may lead to incompatibilities in real-life installations and to problems in the deployment of new M-Bus networks. This paper presents the development of a novel testbed to emulate physical Metering Bus (M-Bus) networks with different topologies and to allow the flexible verification of real M-Bus devices in real-world scenarios. The testbed is designed to support device manufacturers and service technicians in test and analysis of their devices within a specific network before their installation. The testbed is fully programmable, allowing flexible changes of network topologies, cable lengths and types. Itis easy to use, as only the master and the slaves devices have to be physically connected. This allows to autonomously perform multiple tests, including automated regression tests. The testbed is available to other researchers and developers. We invite companies and research institutions to use this M-Bus testbed to increase the common knowledge and real-world experience.
In contrast to conventional aortic valve replacement, the Transcatheter Aortic Valve Implantation (TAVI) is a new highly specialist alternative to surgical valve replacement for patients with symptomatic severe aortic stenosis and high operative risk. The procedure was performed in a minimally invasive way and was introduced at the university heart centre, Freiburg – Bad Krozingen in 2008. The results have been getting better and better over the years. The aim of the investigation is the analysis of electrocardiogram conduction time and the electrocardiography changes recorded hours and days after the procedure depending on artificial heart valve models, which may lead to pacemaker implantation, even the analysis of the effectiveness of treatment.
Transthoracic impedance cardiography (ICG) is a non-invasive method for determination of hemodynamic parameters. The basic principle of transthoracic ICG is the measurement of electrical conductivity of the thorax over the time. The aim of the study was the analysis of hemodynamic parameters from healthy individuals and the evaluation of various hemodynamic monitoring devices. Fourteen men (mean age 25 ± 4.59 years) and twelve women (mean age 24 ± 3.5 years) were measured during the cardiovascular engineering laboratory at Offenburg University of Applied Sciences, Offenburg, Germany. The ICG recordings were measured with the devices CardioScreen 1000, CardioScreen 2000 and TensoScreen with the corresponding Software Cardiovascular Lab 2.5 (Medis Medizinische Messtechnik GmbH, Illmenau, Germany). In order to create identical frame conditions, all measurements were recorded in the same position and for the same duration. Various positions were simulated from horizontal lying position to vertical standing position. Altogether, more than 30 hemodynamic parameters were measured.
The industry of the agave-derived bacanora, in the northern Mexican state of Sonora, has been growing substantially in recent years. However, this higher demand still lies under the influences of a variety of social, legal, cultural, ecological and economic elements. The governmental institutions of the state have tried to encourage a sustainable development and certain levels of standardization in the production of bacanora by applying different economical and legal strategies. However, a large portion of this alcoholic beverage is still produced in a traditional and rudimentary fashion. Beyond the quality of the beverage, the lack of proper control, by using adequate instrumental methods, might represent a health risk, as in several cases traditional-distilled beverages can contain elevated levels of harmful materials. The present article describes the qualitative spectral analysis of samples of the traditional-produced distilled beverage bacanora in the range from 0 cm−1 to 3500 cm−1 by using a Fourier Transform Raman spectrometer. This particular technique has not been previously explored for the analysis of bacanora, as in the case of other beverages, including tequila. The proposed instrumental arrangement for the spectral analysis has been built by combining conventional hardware parts (Michelson interferometer, photo-diodes, visible laser, etc.) and a set of self-developed evaluation algorithms. The resulting spectral information has been compared to those of pure samples of ethanol and to the spectra from different samples of the alcoholic beverage tequila. The proposed instrumental arrangement can be used the analysis of bacanora.
Serendipities in der Medizin
(2016)
Zufälle begleiten unser Leben. Auch bei wichtigen Entdeckungen und Entwicklungen in der Medizin spielt der „Zufall“ (engl. „serendipity“) eine Rolle. Hierzu gehören u. a. die Mendelschen Gesetze, die Ermittlung der menschlichen Chromosomenzahl, die Entdeckung der DNS durch Watson und Crick, der PAP-Test oder die Entdeckung der Röntgenstrahlung und der Radioaktivität. Aber auch und gerade in der Pharmakologie gibt es viele Beispiele für Serendipitäten. Einige gehen eng mit Zufällen bei der Entdeckung der Bakteriologie einher.
Flexible Three-dimensional Camera-based Reconstruction and Calibration of Tracked Instruments
(2016)
Navigated instruments commonly include applied parts, e.g. burrs or saw blades, that need to be calibrated with respect to the attached or integrated tracker. Since this calibration has to be very precise, it is often performed by the manufacturer. However, due to the great variety of instruments and the option to exchange the applied parts (e.g. burrs) there is a definite demand for flexible and generic calibration techniques. Furthermore, if we look into the medical field, there is also a need for calibrating sterile instruments. We propose a new and flexible camera-based calibration technique that addresses these demands by working contactlessly, precisely, and generically for a large variety of tracked instruments. This is realized using one or more tracked cameras which are calibrated with respect to an attached or integrated tracker. The tracked instrument is rotated in front of the camera(s) and its 3D geometry and surface are reconstructed from the 2D images in the coordinate system of the attached or integrated tracker. The 3D geometry of the navigated instrument was reconstructed with an accuracy of under 0.2 mm. The radius of a sphere-shaped instrument was reconstructed with an RMS deviation of 0.015mm.
Economic dispatch is a well-known optimization problem in smart grid systems which aims at minimizing the total cost of power generation among generation units while maintaining some system constraints. Recently, some distributed consensus-based approaches have been proposed to replace traditional centralized calculation. However, existing approaches fail to protect privacy of individual units like cost function parameters, generator constraints, output power levels, etc. In this paper, we show an attack against an existing consensus-based economic dispatch algorithm from [16] assuming semi-honest non-colluding adversaries. Then we propose a simple solution by combining a secure sum protocol and the consensus-based economic dispatch algorithm that guarantees data privacy under the same attacker model. Our Privacy Preserving Economic Dispatch (PPED) protocol is information-theoretically secure.
Components of rocket engines as actively cooled combustion chambers must withstand high pressure as well as severe and complex thermal transients. While the thermal transients result in temperature gradients and, thus, in constraint thermal strains, the pressure load induces mean stresses. To assess the mechanical behaviour of such components during design via finite-element calculations, constitutive models are necessary that describe the time- and temperature-dependent plasticity of the material appropriately.
Advanced models account for viscoplastic deformations including isotropic and kinematic hardening, recovery and ratcheting. However, the models contain a relatively large number of temperature-dependent material properties that must be determined on the basis of data of material tests. The determination of the properties is a non-trivial task because it is not clear which loading history must be applied in the tests for a certain material to obtain stable and robust (i.e. objective) material properties. Consequently, the determined properties are depending on the underlying loading history in the tests as well as on the experience and valuation of the person that determined the properties. This results in uncertainties during the assessment of the components that must be faced with conservative designs leading to negative consequences in terms of mass and costs.
It is the aim of this work funded by the European Space Agency ESA to derive a procedure to determine stable and robust material properties of an advanced viscoplastic constitutive model for aerospace materials. To this end, a special loading history is applied in isothermal material tests conducted with copper at different temperatures in the temperature range from 300 to 700 K. To determine the material properties and to assess stability and robustness methods for numerical optimization as well as analytical and statistical methods are used. The determined material properties are validated on the basis of results of thermomechanical material tests also conducted in the temperature range from 300 to 700 K.
The interaural time difference (ITD) is an important cue for the localization of sounds. ITD changes as little as 10 μs can be detected by the human auditory system. By provision of one ear with a cochlear implant (CI) ITD are altered due to the partial replacement of the peripheral auditory system. A hearing aid (HA), in contrast, does not replace but adds a processing delay component to the peripheral auditory system extending ITD. The aim of the present study was to quantify interaural stimulation timing between these different modalities to estimate the need for central auditory temporal compensation in single sided deaf CI users or bimodal CI/HA users. For this purpose, wave V latencies of auditory brainstem responses evoked either acoustically (ABR) or electrically via the CI (EABR) have been measured. The sum of delays consisting of CI signal processing measured in the MED-EL OPUS2 audio processor and EABR wave V latencies evoked on different intracochlear sites allowed an estimation of the entire CI channel-specific delay for MED-EL MAESTRO CI systems. We compared these values with ABR wave V latencies measured in the contralateral normal hearing or HA provided ear in different frequency bands. The results showed that EABR wave V latencies were consistently shorter than those evoked acoustically in the unaided normal hearing ear. Thus, artificial delays within the audio processor can be implemented to adjust interaural stimulation timing. The currently implemented group delays in the MED-EL CI system turned out to be reasonably similar to those of the unaided ear. For adjustment of CI and contralateral HA, in contrast, an adjustable additional across-frequency delay in the range of 1–11 ms implemented in the CI would be required. Especially for bimodal CI/HA users the adjustment of interaural stimulation timing may induce improved binaural hearing, reduced need for central auditory temporal compensation and increased acceptance of the CI/HA provision.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibration einer Kamera (110) unter Nutzung eines Bildschirmes (120), wobei der Bildschirm (120) eine Menge von Bildpunkten (122) aufweist und die Kamera (110) eine Vielzahl von Pixeln (112) zur Darstellung des Bildes nutzt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritten (a) Darstellen zumindest eines Bildwertes (BW) in zumindest einem Bildpunkt (122) des Bildschirms (120) basierend auf einer Bildwertzuweisung; (b) Erfassen des zumindest einen Bildwertes (BW) durch einen Pixel (112a) der Kamera (110); und (c) Bestimmen der Position des zumindest einen Bildpunktes (122) auf dem Bildschirm (120) basierend auf dem zumindest einen erfassten Bildwert (BW) und der Bildwertzuweisung. Das Verfahren umfasst weiter ein Verschieben des Bildschirmes (120) oder der Kamera (110) in eine Richtung um einen Betrag, sodass der zumindest eine Bildpunkt (122) eine andere Entfernung zu dem Pixel (112a) der Kamera (110) aufweist als vor dem Verschieben, und ein Wiederholen zumindest der Schritte (b) und (c) für den verschobenen Bildschirm (120i). Die Kamera (110) umfasst einen variablen Fokus beim Verschieben des Bildschirmes (120) relativ zu der Kamera (110), und das Verfahren umfasst weiter ein Abspeichern einer Zuordnung bezüglich des Pixels (112) und der Positionen des zumindest einen Bildpunktes (122) für verschiedene verschobene Bildschirmpositionen (120i).
This paper presents an overview of the coding aspects of a GNSS receiver. Coding allows detection and correction of channel-induced errors at the receiver, here the focus is on the mitigation of threats from malicious interferences. Although the effects of interference at different stages of GNSS baseband processing has been deeply analyzed in the literature, little attention was devoted to its impact on the navigation message decoding stage. Theis paper provides an introduction to the various coding schemes employed by current GNSS signals, discussing their performance in the presence of noise in terms of block-error rate. Additionally, the benefits of soft-decoding schemes for navigation message decoding are highlighted when jamming interferences are present. The proposed scheme requires estimating the noise plus interference power, yielding to enhanced decoding performances under severe jamming conditions. Finally, cryptographic schemes as a means of providing anti-spoofing for geosecurity location-based services, and their potential vulnerability are discussed, with particular emphasis on the dependence on the dependence of the scheme on successful navigation message decoding