@phdthesis{AlHazza2017, author = {Al-Hazza, Aseel}, title = {Zu Grad, Konfiguration und Verlauf der Schallempfindungsschwerh{\"o}rigkeit bei Kindern mit einer Connexin-26-Mutation}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-150966}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {Verschiedene Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre ergaben, dass die weitaus h{\"a}ufigeren, nicht-syndromalen Schwerh{\"o}rigkeiten durch Mutation eines Gens (GJB2-Gen) entstehen, welches im Cortischen Organ des Innenohrs exprimiert wird. Das GJB2-Gen (Connexin-26-Gen), dessen Ver{\"a}nderung etwa 50 \% der F{\"a}lle von autosomal rezessiver Schwerh{\"o}rigkeit ausmacht, liegt im Chromosomenbereich 13q11-12. Aktuell identifiziert sind mehr als 70 weitere Loki, die in Verbindung mit nicht-syndromalen Formen von Schwerh{\"o}rigkeit stehen. Die Pr{\"a}valenz von NSHL betr{\"a}gt nach neusten Studien ca. 1,33 pro 1000 Neugeborenen. In W{\"u}rzburg wurden bis zum Jahr 2011 auf der Neugeborenenstation der Frauenklinik der Universit{\"a}tsklinik in einem bew{\"a}hrten zweistufigen Neugeborenen-H{\"o}rscreening ca. 12853 Babys untersucht. Ziel des Neugeborenen-H{\"o}rscreenings ist eine fr{\"u}hestm{\"o}gliche Erkennung von Schwerh{\"o}rigkeit bei Neugeborenen, damit durch die Behandlung eine ungehinderte Sprachentwicklung gew{\"a}hrleistet werden kann. In dieser Arbeit wurde der Zusammenhang zwischen der Mutation im Connexin-26-Gen und dem Grad, dem Verlauf und der Konfiguration der H{\"o}rminderung untersucht. Hierf{\"u}r wurden 59 Patienten im Alter von 1 bis 15 Jahren mit beidseitigen, nicht-syndromalen H{\"o}rst{\"o}rungen der Schallempfindung verschiedenen Grades rekrutiert. Mithilfe der molekulargenetischen Befunde konnten Ver{\"a}nderungen im Connexin-26-Gen diagnostiziert werden. Anschließend wurde versucht, unter Zuhilfenahme aller vorhandenen Befunde der individuellen Audiogramm- und BERA- oder ASSR-Befunde eine Genotyp-Ph{\"a}notyp-Korrelation abzuleiten.}, subject = {Connexin-26-Mutation}, language = {de} } @phdthesis{Ali2017, author = {Ali, Qasim}, title = {Distributed Control of Cooperating Mini UAVs}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-140686}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {Mini Unmanned Aerial Vehicles (MUAVs) werden immer beliebtere Forschungsplattformen. Vor allem in den letzten Jahren ziehen sie aufgrund ihrer Erschwinglichkeit und ihrer Flexibilit{\"a}t, die es erlaubt sie in fast allen Lebensbereichen einzusetzen, betr{\"a}chtliche Aufmerksamkeit auf sich. MUAVs haben offensichtliche Vorteile gegen{\"u}ber bemannten Plattformen einschließlich ihrer viel geringeren Herstellungs- und Betriebskosten, Risikovermeidung f{\"u}r den menschlichen Piloten, der M{\"o}glichkeit sicher niedrig und langsam fliegen zu k{\"o}nnen, und Realisierung von Operationen, die {\"u}ber die inh{\"a}renten Grenzen des menschlichen K{\"o}rpers hinausgehen. Der Fortschritt in der Micro Electro-Mechanical System (MEMS) Technologie, Avionik und Miniaturisierung von Sensoren spielte auch eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung der MUAVs. Diese Flugger{\"a}te reichen von einfachem Spielzeug aus dem Elektrofachhandel bis zu hoch entwickelten, kommerziellen Plattformen, die die Durchf{\"u}hrung neuer Aufgaben wie Offshore-Windkraftwerk Inspektionen, 3D-Modellierung von Geb{\"a}uden usw. erlauben. MUAVs sind auch umweltfreundlich, da sie weniger Luftverschmutzung und L{\"a}rm verursachen. Unbemannt ist daher un{\"u}bertroffen. Aktuelle Forschung konzentriert sich auf die M{\"o}glichkeit mehrere kosteng{\"u}nstige Flugger{\"a}te zusammen fliegen zu lassen, w{\"a}hrend die erforderliche relative r{\"a}umliche Trennungen beibehalten wird. Dies erm{\"o}glicht es effizient Aufgaben zu erf{\"u}llen im Vergleich zu einem einzigen sehr teuren Flugger{\"a}t. Durch die Redundanz entf{\"a}llt auch das Risiko des Scheiterns der Mission durch den Verlust eines einzigen Flugger{\"a}ts. Wertvolle Aufgaben, die kooperative Flugger{\"a}te ausf{\"u}hren k{\"o}nnen, sind beispielsweise gemeinsame Lasttransporte, Such- und Rettungsmissionen, mobile Kommunikationsrelais, Spr{\"u}hen von Pestiziden und Wetterbeobachtung. Obwohl die Realisierung von Fl{\"u}gen mit mehreren, gekoppelten UAVs komplex ist, rechtfertigen dennoch offensichtliche Vorteile diese m{\"u}hsame und aufw{\"a}ndige Entwicklungsarbeit. Verteilte Steuerung von kooperierenden Einheiten ist ein multidisziplin{\"a}res Thema, das es erfordert in diversifizierten Bereichen zu arbeiten. Dazu geh{\"o}ren MUAV Hardware und Software, Kommunikationstechniken f{\"u}r den notwendigen Informationsaustausch, Flugdynamik, Regelungstechnik, insbesondere f{\"u}r verteilte / kooperative Steuerungstechniken, Graphentheorie f{\"u}r Kommunikationstopologie Modellierung und Sensoren-Technologie wie Differential GPS (DGPS). F{\"u}r eine Flotte von Agenten, die in unmittelbarer N{\"a}he fliegen, ist eine genaue Positionsbestimmung zwingend n{\"o}tig um Kollisionen zu vermeiden und die Anforderungen f{\"u}r die meisten Missionen wie Georeferenzierung zu erf{\"u}llen. F{\"u}r solche Szenarien ist DGPS ein potenzieller Kandidat. Ein Teil der Forschung konzentriert sich daher auf die Entwicklung von DGPS Code. Eines der Module dieser Forschung war Hardware-Implementierung. Ein einfacher Test-Aufbau zur Realisierung von Basisfunktionalit{\"a}ten f{\"u}r Formationsflug von Quadrocoptern wurde am Lehrstuhl f{\"u}r Informationstechnik in der Luft- und Raumfahrt der Universit{\"a}t W{\"u}rzburg entwickelt. Diese Testumgebung kann nicht nur zur Pr{\"u}fung und Validierung von Algorithmen f{\"u}r Formationsflug in realer Umgebung genutzt werden, sondern dient auch zur Ausbildung von Studenten. Ein bereits vorhandener Pr{\"u}fstand f{\"u}r einzelne Quadrocopter wurde mit den notwendigen Kommunikation und verteilten Steuerung erweitert, um Algorithmen f{\"u}r Formationsfl{\"u}ge in drei Freiheitsgraden (Roll / Nick / Gier) zu testen. Diese Studie umfasst die Bereiche der Kommunikation, Steuerungstechnik und Embedded-System-Programmierung. Das Bluetooth-Protokoll wurde f{\"u}r die gegenseitige Kommunikation zwischen zwei Quadrocoptern verwendet. Eine einfache Technik der Proportional-Integral-Differential (PID) Steuerung in Kombination mit Kalman-Filter wurde genutzt. Die MATLAB Instrument Control Toolbox wurde f{\"u}r die Datenanzeige, die Analyse und das Plotten verwendet. Plots k{\"o}nnen in Echtzeit gezeichnet werden und empfangene Daten k{\"o}nnen auch in Form von Dateien zur sp{\"a}teren Verwendung und Analyse gespeichert werden. Das System wurde preisg{\"u}nstig, unter Ber{\"u}cksichtigung eines einfachen Aufbaus, entwickelt. Der vorgeschlagene Aufbau ist sehr flexibel und kann einfach an ver{\"a}nderte Anforderungen angepasst werden. Als verteiltes Steuerungsschema wurde ein zentralisierter, heterogener Formationsflug Positionsregler formuliert, der einen „explicit model following Linear Quadratic Regulator Proportional Integral (LQR PI)" Regler verwendet. Der Anf{\"u}hrer Quadrocopter ist ein stabiles Referenzmodell mit der gew{\"u}nschten Dynamik, deren Ausgang vollkommen von den beiden Wingmen Quadrocopter verfolgt wird. Der Anf{\"u}hrer selbst wird durch Pole Placement Steuerverfahren mit den gew{\"u}nschten Stabilit{\"a}tseigenschaften gesteuert, w{\"a}hrend die beiden Anh{\"a}nger durch robuste und adaptive LQR PI Steuerverfahren geregelt werden. F{\"u}r diese Studie wird ein Vollzustandsvektor der Quadrocopter betrachtet w{\"a}hrend nur die resultierende Leistung verfolgt wird. Die ausgew{\"a}hlte 3D Formationsgeometrie und die statische Stabilit{\"a}t bleibt unter einer Vielzahl von m{\"o}glichen St{\"o}rungen erhalten. Bei Kommunikationsverlust zwischen Anf{\"u}hrer und einem der Anh{\"a}nger, leitet der andere Anh{\"a}nger die Daten, die er vom Anf{\"u}hrer erhalten hat, an den betroffenen Anh{\"a}nger weiter. Die Stabilit{\"a}t des Regelsystems wurde unter Verwendung von Singul{\"a}rwerten analysiert. Der vorgeschlagene Ansatz f{\"u}r eng gekoppelten Formationsflug von MUAVs wurde mit Hilfe von umfangreichen Simulationen unter MATLAB® / Simulink® validiert und ergab viel versprechende Ergebnisse. Auch die Tracking-Leistung wurde f{\"u}r zeitlich ver{\"a}nderliche Befehle gezeigt. Die vorgeschlagene Architektur ist skalierbar und kann problemlos erweitert werden. Dieser Ansatz ist f{\"u}r die Szenarien geeignet, die eng gekoppelte Formationsflug ben{\"o}tigen, wie kooperatives Greifen oder gemeinsame Lasttransporte. Ein innovatives Framework f{\"u}r die Teamarbeit von zwei Quadrocopter Flotten wurde entwickelt. Als Beispielmission wurde ein Szenario gew{\"a}hlt, bei dem ein Feuer auf einer gr{\"o}ßeren Fl{\"a}che gel{\"o}scht werden muss. Jede Formation hat ihre angegebene Formationsgeometrie und eine zugewiesene Aufgabe. Die Lageregelung f{\"u}r die Quadrocopter in einer der Formationen wurde durch ein LQR PI-Regelschema, das auf „explicit model following" basiert, umgesetzt. Die Quadrocopter in anderen Formation werden durch ein LQR PI Servomechanismus Regelsystem gesteuert. Die beiden Steuersysteme werden in Bezug auf ihre Leistung und ihren Steuerungsaufwand verglichen. Beide Formationen werden durch entsprechende Bodenstationen durch virtuelle Anf{\"u}hrer kommandiert. Die Bodenstationen tauschen die befohlene H{\"o}heninformation aus, um gegenseitig eine sichere Trennung zwischen den Formationen zu gew{\"a}hrleisten. Die Quadrocopter k{\"o}nnen kommandierte Solltrajektorien folgen und {\"u}ber erw{\"u}nschten Punkten f{\"u}r eine vorgegebene Zeit schweben. Bei Kommunikationsverlust zwischen Bodenstation und einem der Quadcopter leitet der benachbarte Quadrocopter die Befehlsdaten, die er von der Bodenstation erhalten hat, an die betroffene Einheit weiter. Das vorgeschlagene Framework wurde durch umfangreiche Simulationen mit Hilfe von MATLAB® / Simulink® validiert und liefert sehr brauchbare Ergebnisse. Cluster-Rekonfiguration von Agenten wird in unserer Arbeit ebenfalls gezeigt. Dies erlaubt es die Formationsgeometrie w{\"a}hrend des Fluges auf eine beliebige neue Form umzuschalten. F{\"u}r die genannten Anwendungen sind Konsens Algorithmen nicht erw{\"u}nscht, da wir von den Quadrocopter Flotten fordern, dass sie dem von uns gew{\"a}hlten Weg folgen, und nicht ihren Weg selbst w{\"a}hlen. Eine Reihe der praktischen Probleme von Kommunikationsnetzen kann in geeigneter Weise durch Graphen dargestellt werden. Dies erleichtert die Problemformulierung und den Analyseprozess. Kommunikationstopologien f{\"u}r Netzwerke mit einer großen Anzahl von Einheiten, wie zum Beispiel Schw{\"a}rme von Luftfahrzeugen, k{\"o}nnen durch einen graphentheoretischen Ansatz untersucht werden. Um die Bildung solcher Probleme zu erleichtern, wird der Graph mit Hilfe der Laplace-Matrix dargestellt. Eigenwerte der Laplace-Matrix wurden in unserer Studie angemessene Ber{\"u}cksichtigung gegeben einen Einblick in die Graphen / Subgraphen Eigenschaften zu verleihen. Der gleiche wurden genutzt um die bekannte Euler Formel zu verallgemeinern und somit auf Graphen und Subgraphen anwendbar zu machen. Eine modifizierte Euler-Formel wird ebenfalls vorgestellt. Die Verwendung der Graphentheorie in verteilten / kooperativen Regelsystemen wird auch durch Simulationen gezeigt. Kooperative Kontrolschemas, die auf auf Konsens-Algorithmen beruhenden, wurden f{\"u}r die Lageregelung von Quadrocopter-Flotten, in denen kein expliziter Anf{\"u}hrer existiert, verwendet. Konsens-Algorithmen wurden in Kombination mit verschiedenen Steuersystemen verwendet, was zur Autonomie von Quadrocoptern beitr{\"a}gt. Die Steuersysteme, die f{\"u}r diesen Zweck verwendet werden, umfassen LQR PI-Regelung basierend auf „model following" und LQR PI Servo-Mechanismus. Die Regelungen wurden unter verschiedenen Kommunikationstopologien untersucht, darunter voll verbundene ungerichtete Graphen, gerichteten Graphen und Zyklus-Topologie. Der Informationsfluss unter den Agenten in einem Cluster wurde durch Laplace-Matrix modelliert. Die Auswirkungen von Eingangs Verzerrungen auf Konsens Werte wurden ebenfalls untersucht. Quadrocopter k{\"o}nnen durch gegenseitigen Konsens Flugbahnen verfolgen und die Zielpunkte erreichen. Die vorgeschlagenen Regelungssysteme wurden unter verschiedenen Kommunikationstopologien in Matlab / Simulink-Umgebung durch umfangreiche Simulationen validiert. Die Ergebnisse bescheinigen die Wirksamkeit der pr{\"a}sentierten Schemata mit dem zus{\"a}tzlichen Vorteil der Einfachheit der Umsetzung. Das vorgeschlagene Regelungssystem ist skalierbar f{\"u}r große Gruppen von MUAVs. F{\"u}r Formationsflug sind die Anforderungen an die Positionsgenauigkeit sehr hoch. GPS-Signale allein bieten keine ausreichend hohe Positionsgenauigkeit um die Anforderung zu erf{\"u}llen; eine Technik f{\"u}r die genauere Positionsbestimmung ist daher erforderlich, beispielsweise DGPS. Es existiert eine Anzahl von {\"o}ffentlichen Codes f{\"u}r die GPS-Positionsbestimmung und Baseline-Bestimmung im Offline-Modus. Es existiert jedoch keine Software f{\"u}r DGPS, die Korrekturfaktoren der Basisstationen nutzt, ohne auf Doppel Differenz Informationen zu vertrauen. Um dies zu erreichen, wurde eine Methodik in MATLAB-Umgebung f{\"u}r DGPS mit C/A Pseudoranges nur auf einzelne Frequenz L1 eingef{\"u}hrt es machbar f{\"u}r Empf{\"a}nger kosteng{\"u}nstig GPS zu nutzen. Unsere Basisstation wird an einem genau vermessen Referenzpunkt aufgestellt. Pseudoranges und geometrische Abst{\"a}nde werden an der Basisstation verglichen, um die Korrekturfaktoren zu berechnen. Diese Korrekturfaktoren, f{\"u}r aller g{\"u}ltigen Satelliten w{\"a}hrend einer Epoche, werden dann an einen Rover {\"u}bergeben. Das Rover ber{\"u}cksichtigt innerhalb der entsprechenden Epoche diese f{\"u}r seine eigene wahre Positionsbestimmung. Zur Validierung der vorgeschlagenen Algorithmen wird unsere Rover ebenfalls an einer vorbestimmten Stelle platziert. Der vorgeschlagene Code ist ein geeignetes und einfaches Werkzeug f{\"u}r die Nachbearbeitung von GPS-Rohdaten f{\"u}r eine genaue Positionsbestimmung eines Rover, z.B. eines UAV w{\"a}hrend der Post-Missionsanalyse.}, subject = {Micro Air Vehicle}, language = {en} } @phdthesis{Arnaudov2017, author = {Arnaudov, Theresa Irina}, title = {Anthocyane - Modulation oxidativen Stresses in vivo und in vitro}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-152593}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {Die menschliche Nahrung enth{\"a}lt antioxidative Stoffe, die den Menschen m{\"o}glicherweise vor oxidativem Stress und seinen Konsequenzen sch{\"u}tzen k{\"o}nnen. Im Fokus der vorliegenden Arbeit standen Anthocyane, die als vielversprechende antioxidative Pflanzenstoffe in unterschiedlichen Obst- und Gem{\"u}sesorten zu finden sind. Im ersten Teil der Arbeit wurden in einem HT-29-Zellkulturmodell die zwei wichtigsten Vertreter der Anthocyanidine, Delphinidin und Cyanidin, untersucht. Es galt zu pr{\"u}fen, ob beide Pflanzenstoffe in geringen Konzentrationen in humanen Zellen antioxidativ wirken und oxidativen Genomschaden verhindern k{\"o}nnen. Im Comet-Assay reduzierten sowohl Delphinidin (ab 3,2 µM) als auch Cyanidin (ab 1 µM) signifikant die durch 100 µM Wasserstoffperoxid induzierten DNA-Sch{\"a}den in den HT-29-Zellen. Im Comet-Assays mit FPG-Enzym wurde deutlich, dass eine Pr{\"a}inkubation mit Cyanidin wirksam die Oxidation der DNA-Basen verringert. Die Auswirkungen auf den Glutathionspiegel wurden mit Hilfe des Glutathion-Recycling-Assays nach Tietze untersucht. Die Pr{\"a}inkubation mit Cyanidin f{\"u}hrte hierbei zu keinen signifikanten Ver{\"a}nderungen. Um die Auswirkungen der Anthocyanidine auf die intrazellul{\"a}re ROS-Produktion zu beobachten, wurde der fluoreszierenden Farbstoffs DHE verwendet. Sowohl Delphinidin (10 und 15 µM) als auch Cyanidin (10 und 20 µM) senkten signifikant die durch 25 µM Antimycin A angeregte ROS-Produktion. Im zweiten Teil der Arbeit wurde ein anthocyanreicher roter Fruchtsaft in einer 10-w{\"o}chigen Interventionsstudie am Menschen getestet. Hieran nahmen sowohl 19 Fibromyalgiepatienten als auch 10 gesunde Probanden teil. Es sollte die Hypothese gepr{\"u}ft werden, dass die konzentrierte und andauernde Einnahme des Saftes messbar oxidative Stressparameter im Blut ver{\"a}ndert. Außerdem sollten m{\"o}gliche Unterschiede im oxidativen Stresslevel zwischen Patienten und gesunden Probanden aufgedeckt werden. Nach jeder Studienphase erfolgte eine Befragung nach klinischen Symptomen und die Abgabe einer Urin- und Blutprobe in der Schmerzambulanz der Uniklinik W{\"u}rzburg (2 Wochen Einwaschphase, 4 Wochen Fruchtsaftphase mit je 750 ml Saft t{\"a}glich, 4 Wochen Auswaschphase). Das ROS-Level wurde mit 2 Methoden in den mononukle{\"a}ren Blutzellen untersucht: In der photometrischen NBT-Messung konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen oder Zeitpunkten beobachtet werden. Bei der durchflusszytometrischen Messung mit Hilfe des fluoreszierenden DCF-Farbstoffes lag das ROS-Level der Patientengruppe vor Fruchtsafteinnahme signifikant h{\"o}her als das der Kontrollgruppe. Zur Messung der antioxidativen Kapazit{\"a}t wurde die Eisen-Reduktionsf{\"a}higkeit (FRAP) im Plasma untersucht. In der Patientengruppe zeigte sich eine Steigerung der antioxidativen Kapazit{\"a}t nach Einnahme des Fruchtsaftes. Die Unterschiede zwischen den beiden Gruppen waren gering. Sowohl das Gesamtglutathion als auch die oxidierte und reduzierte Form wurden in den Erythrozyten der Probanden mit dem Glutathion-Recycling-Assay gemessen. Nach der Fruchtsafteinnahme stieg die Konzentration des Gesamtglutathions in der Patientengruppe an. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass Delphinidin und Cyanidin auch in geringen Konzentrationen (1µM - 20µM) einen antioxidativer Effekt in HT-29-Zellen haben und vor oxidativem DNA-Schaden sch{\"u}tzen k{\"o}nnen. Die Ergebnisse der Interventionsstudie unterschieden sich teilweise in den einzelnen Endpunkten. Es war nicht m{\"o}glich, den Fibromyalgiepatienten ein h{\"o}heres oxidatives Stresslevel nachzuweisen. Ein Grund f{\"u}r die geringeren Effekte des Fruchtsaftes k{\"o}nnte in der eher geringen Bioverf{\"u}gbarkeit der Anthocyane liegen. Außerdem k{\"o}nnte die Heterogenit{\"a}t der Fibromyalgieerkrankung genauso wie andere endogene oder exogene Faktoren wie etwa Alter oder Medikamenteneinnahme die teilweise großen interindividuellen Schwankungen der Messergebnisse hinsichtlich der oxidativen Stressparameter bedingen. Klinisch profitierten einige der Fibromyalgiepatienten von der Fruchtsafteinnahme insbesondere hinsichtlich der Reizdarmsymptomatik. Dieses Volksleiden k{\"o}nnte ein interessanter Ansatzpunkt f{\"u}r Folgeuntersuchungen mit einem anthocyanreichen Produkt sein.}, subject = {Oxidativer Stress}, language = {de} } @phdthesis{Aschenbrenner2017, author = {Aschenbrenner, Doris}, title = {Human Robot Interaction Concepts for Human Supervisory Control and Telemaintenance Applications in an Industry 4.0 Environment}, isbn = {978-3-945459-18-8}, doi = {10.25972/OPUS-15052}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-150520}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {While teleoperation of technical highly sophisticated systems has already been a wide field of research, especially for space and robotics applications, the automation industry has not yet benefited from its results. Besides the established fields of application, also production lines with industrial robots and the surrounding plant components are in need of being remotely accessible. This is especially critical for maintenance or if an unexpected problem cannot be solved by the local specialists. Special machine manufacturers, especially robotics companies, sell their technology worldwide. Some factories, for example in emerging economies, lack qualified personnel for repair and maintenance tasks. When a severe failure occurs, an expert of the manufacturer needs to fly there, which leads to long down times of the machine or even the whole production line. With the development of data networks, a huge part of those travels can be omitted, if appropriate teleoperation equipment is provided. This thesis describes the development of a telemaintenance system, which was established in an active production line for research purposes. The customer production site of Braun in Marktheidenfeld, a factory which belongs to Procter \& Gamble, consists of a six-axis cartesian industrial robot by KUKA Industries, a two-component injection molding system and an assembly unit. The plant produces plastic parts for electric toothbrushes. In the research projects "MainTelRob" and "Bayern.digital", during which this plant was utilised, the Zentrum f{\"u}r Telematik e.V. (ZfT) and its project partners develop novel technical approaches and procedures for modern telemaintenance. The term "telemaintenance" hereby refers to the integration of computer science and communication technologies into the maintenance strategy. It is particularly interesting for high-grade capital-intensive goods like industrial robots. Typical telemaintenance tasks are for example the analysis of a robot failure or difficult repair operations. The service department of KUKA Industries is responsible for the worldwide distributed customers who own more than one robot. Currently such tasks are offered via phone support and service staff which travels abroad. They want to expand their service activities on telemaintenance and struggle with the high demands of teleoperation especially regarding security infrastructure. In addition, the facility in Marktheidenfeld has to keep up with the high international standards of Procter \& Gamble and wants to minimize machine downtimes. Like 71.6 \% of all German companies, P\&G sees a huge potential for early information on their production system, but complains about the insufficient quality and the lack of currentness of data. The main research focus of this work lies on the human machine interface for all human tasks in a telemaintenance setup. This thesis provides own work in the use of a mobile device in context of maintenance, describes new tools on asynchronous remote analysis and puts all parts together in an integrated telemaintenance infrastructure. With the help of Augmented Reality, the user performance and satisfaction could be raised. A special regard is put upon the situation awareness of the remote expert realized by different camera viewpoints. In detail the work consists of: - Support of maintenance tasks with a mobile device - Development and evaluation of a context-aware inspection tool - Comparison of a new touch-based mobile robot programming device to the former teach pendant - Study on Augmented Reality support for repair tasks with a mobile device - Condition monitoring for a specific plant with industrial robot - Human computer interaction for remote analysis of a single plant cycle - A big data analysis tool for a multitude of cycles and similar plants - 3D process visualization for a specific plant cycle with additional virtual information - Network architecture in hardware, software and network infrastructure - Mobile device computer supported collaborative work for telemaintenance - Motor exchange telemaintenance example in running production environment - Augmented reality supported remote plant visualization for better situation awareness}, subject = {Fernwartung}, language = {en} } @phdthesis{Bach2017, author = {Bach, Tobias}, title = {Electromechanical interactions in lithium-ion batteries: Aging effects and analytical use}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-153325}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {In the first part of his work, the causes for the sudden degradation of useable capacity of lithium-ion cells have been studied by means of complementary methods such as computed tomography, Post-Mortem studies and electrochemical analyses. The results obtained point unanimously to heterogeneous aging as a key-factor for the sudden degradation of cell capacity, which in turn is triggered by differences in local compression. At high states of health, the capacity fade rate is moderate but some areas of the graphite electrode degrade faster than others. Still, the localized changes are hardly noticeable on cell level due to averaging effects. Lithium plating occurs first in unevenly compressed areas, creating patterns visible to the human eye. As lithium plating leads to rapid consumption of active lithium, a sudden drop in capacity is observed on cell level. Lithium plating appears to spread out from the initial areas over the whole graphite electrode, quickly consuming the remaining useful lithium and active graphite. It can be hypothesized that a self-amplifying circle of reciprocal acceleration of local lithium loss and material loss causes rapid local degradation. Battery cell designers can improve cycle life by homogeneous pressure distribution in the cell and using negative active materials that are resilient to elevated discharge potentials such as improved carbons or lithium titanate. Also, a sufficiently oversized negative electrode and suitable electrolyte additives can help to avoid lithium plating. When packs are designed, care must be taken not to exert local pressure on parts of cells and to avoid both very high and low states of charge. In the second part of this dissertation the resilience of cylindrical and pouchbag cells to shocks and different vibrations was investigated. Stresses inflicted by vibration and shock tests according to the widely recognized UN38.3 transport test were compared to a long-time test that exposed cells to a 186 days long ordeal of sine sweep vibrations with a profile based on real-world applications. All cells passed visual and electric inspection performed by TU M{\"u}nchen after the vibration tests. Only cylindrical cells subjected to long-term vibrations in axial direction showed an increase in impedance and a loss of capacity that could be recuperated in part. The detailed analyses presented in this thesis gave more details on the damages inflicted by vibrations and shocks and revealed drastic damages in some cases. In cylindrical cells, only movement in axial direction caused damage. Long term vibrations were found to be especially detrimental. No damage whatsoever could be detected for pouch cells, regardless of the test protocol and the direction of movement. The extreme resilience of pouchbag cells shows that the electrode stack of lithium-ion cells is resistant to vibrations, and that damages are caused by design imperfections that can be improved at low cost. The findings of this work, and the general state of research show that it is most crucial to control the lithiation and thus potential of the graphite electrode. In the last part of this work, a new, direct method for charge estimation based on changing transmission is presented. A correlation between transmission of short ultrasonic pulses and state of charge is found. This new technology allows direct measurement of the state of charge. The method is demonstrated for batteries with different positive active materials, showing its versatility. As the observed changes can be traced to the lithiation of graphite, it can be determined without a reference electrode. Already at this early stage of development, the found correlations allow estimation of state of charge. The present hysteresis in the signal height of the slow wave, which is unneglectable especially during discharging at higher currents, will be subject to further investigation. The observed effects can be explained by effects on different length scales. Biot's theory explains the second wave's slowness based on the active material particles size in the range of 0.01 mm and electrolyte-filled pores. Lithiation of graphite changes the porosity of the electrode and thereby the velocity and wavelength of the impulse. When the wavelength approaches the length scale of the layers, 0.1 mm, scattering effects dampen the transmitted signal. Finally, the wavelength of the pulse should be shorter than the transducers diameter to obtain a homogeneous wave front. To conclude, the new method allows the control of each individual cell in a pack independent from the electrical connections of the cells. As the method shows great promise, further studies regarding factors such as long-term behavior, temperature and current rates should be conducted. In this thesis hysteresis was observed and a deeper understanding of the reasons behind it may allow further improvements of measurement precision.}, subject = {Lithium-Ionen-Akkumulator}, language = {en} } @phdthesis{Basali2017, author = {Basali, Timo}, title = {Untersuchung der Nierensch{\"a}digung durch Aldosteron am Rattenmodell {\"u}ber die Quantifizierung von Sch{\"a}digungsmarkern mittels Real-Time PCR-Technik}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-151311}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {Die Breite der Wirkungen von Aldosteron auf Nierenzellen wurde lange Zeit untersch{\"a}tzt. Inzwischen zeigte sich ein nicht unerheblicher Anteil des Hyperaldosteronismus an arterieller Hypertonie und ebenso mehren sich die Hinweise auf damit assoziierter erh{\"o}hter Inzidenz f{\"u}r maligne Entartung von Nierengewebe. In dieser Arbeit wurde der Effekt von Hyperaldosteronismus auf Nierenzellen von Ratten in vivo untersucht. Mittels real time quantitative PCR wurden die relative Expressionsver{\"a}nderungen der mRNA von validierten Nierensch{\"a}digungsmarkern im Hyperaldosteronismusmodell kontrolliert beobachtet und statistisch ausgewertet. Anders als im analog durchgef{\"u}hrten Vorversuch mit DOCA an der Stelle von Aldosteron, ließ sich gr{\"o}ßtenteils kein {\"u}ber der nat{\"u}rlichen Streuung der Daten liegender, signifikanter Effekt der Nierensch{\"a}digung durch {\"u}berh{\"o}hte Aldosteronspiegel nachweisen. Hierf{\"u}r kommen vielf{\"a}ltige Gr{\"u}nde in Frage. Neben der technischen Variabilit{\"a}t, der Beschaffenheit der internen Kontrolle, potentiell vorhandenen Inhibitoren und der Qualit{\"a}t der mRNA, konnten eine Reihe von weiteren Gr{\"u}nden als Ursache f{\"u}r die Diskrepanz zu den Ergebnissen der mit DOCA behandelten Tiere ausgeschlossen werden. Neben der theoretischen M{\"o}glichkeit inter-methodischer Differenzen und sich daraus ergebender Variationen, sowie der noch weiter zu untersuchenden Rolle des Glukokortikoidrezeptors durch dessen variable gleichzeitige Aktivierung, ist die Interpretation im Sinne eines zu gering ausgepr{\"a}gten Sch{\"a}digungseffektes durch den Hyperaldosteronismus f{\"u}r den gew{\"a}hlten Stichprobenumfang naheliegend. Hiermit stimmt auch die Tatsache {\"u}berein, dass der Effekt der Behandlung mit Aldosteron im Vergleich zur Behandlung mit DOCA von vorne herein deutlich geringer ausfallend erwartet wurde.}, subject = {Aldosteron}, language = {de} } @phdthesis{Bauer2017, author = {Bauer, Steffen}, title = {Kombinierte Versorgung osteoporotischer Kompressionsfrakturen mit dorsaler Instrumentierung und Ballonkyphoplastie des betroffenen Wirbelk{\"o}rpers - Vergleich von konventioneller offener und minimalinvasiver Operationstechnik}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-153947}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {In dieser Studie wurden Daten zur minimalinvasiven dorsalen Versorgung instabiler Frakturen der thorakolumbalen Wirbels{\"a}ule in Kombination mit Kyphoplastie erhoben. Das Patientenkollektiv umfasst 64 Patienten, welche im Zeitraum von 6/2009 bis 5/2011 an 67 Frakturen versorgt wurden. Das Durchschnittsalter bei Operation betrug 71,3 ± 8,9 Jahre. Es wurden hierzu die mono- und bisegmentalen Grund-Deckplatten-Winkel pr{\"a}operativ, postoperativ sowie an drei Nachuntersuchungszeitpunkten (6w, 3-6m, >9m) bestimmt. Weiterhin wurden mittels der Visuellen-Analog-Skala die Beschwerden vor dem Unfall und unmittelbar vor der Operation retrospektiv erhoben. Das funktionelle Ergebnis wurde am dritten Nachuntersuchungszeitpunkt mittels der VAS-Pain und des VAS-Wirbels{\"a}ulenscores der Arbeitsgemeinschaft „Wirbels{\"a}ule" der DGU ermittelt. Außerdem wurde nach einer regelm{\"a}ßigen Schmerzmitteleinnahme zu den Zeitpunkten „vor dem Unfall", „direkt nach dem Unfall" und „zurzeit" gefragt. Es konnten in anderen Studien schon einige Vorteile der minimalinvasiven dorsalen Stabilisierung hinsichtlich eines geringeren Blutverlustes, eines geringeren Gewebetraumas mit weniger postoperativer Schmerzen, einer besseren postoperativen Muskelfunktion, eines besseren kosmetischen Ergebnisses, schnellerer Mobilisierung sowie geringeren operativen Komplikationen gezeigt werden. Bisher gibt es aber keine Langzeitdaten, welche die funktionellen Ergebnisse und die Wiederaufrichtung oder den Korrekturverlust einer minimalinvasiven dorsalen Instrumentierung mit zeitgleicher Kyphoplastie von traumatischen Frakturen der thorakalen und lumbalen Wirbels{\"a}ule beschreiben. Hierbei konnten zu einem offen operierten Vergleichskollektiv keine signifikanten Unterschiede bzgl. der Wiederaufrichtung (5.2 ± 5.2 Grad perkutan vs. 6.4 ± 3.3 Grad offen, GDW bisegmental ermittelt) und des Korrekturverlustes des Grund-Deckplatten-Winkels gefunden werden (5.2 ± 5.6 Grad perkutan vs. 6.1 ± 2.4 Grad offen bei 3. NU, GDW bisegmental ermittelt). Signifikante Unterschiede ergaben sich aber bei den funktionellen Ergebnissen (VAS-Wirbels{\"a}ulenscore der Arbeitsgemeinschaft „Wirbels{\"a}ule" der DGU) zugunsten des minimalinvasiv versorgten Kollektivs zum Zeitpunkt der dritten Nachuntersuchung.}, subject = {Wirbels{\"a}ulenverletzung}, language = {de} } @phdthesis{Beinicke2017, author = {Beinicke, Andrea}, title = {Career Construction Across the Life Span: Career Choice and Career Development}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-117447}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {This dissertation contributes to deepen our understanding of constructs that play a key role in individuals' vocational career construction. In this regard, many previous studies have focused exclusively on a specific phase of an individual's career. Yet, modern societies require continuous investments in one's career to adapt to changing Environments throughout the life span. Consequently, this dissertation takes a broad approach to capture a wide spectrum of career construction processes. According to Super's (1990) developmental stage framework, individuals have to manage vocational developmental tasks corresponding to each of the developmental life stages in order to be career mature across the life span. As the two stages exploration and maintenance set the stage for individuals' future career pathways, they are especially important in individuals' vocational career construction. Therefore, both of them are addressed in this dissertation. By answering open research questions relevant to career choice in early career stages and to career development in later career stages, this dissertation contributes to the overarching goal of shedding more light on constructs relevant to individuals' vocational career construction processes across the life span. Beyond the results presented within each study's horizon, this dissertation aimed at offering practical guidance to career counselors, trainees, and training and development (T\&D) professionals. Career counselors and T\&D professionals are involved in guiding vocational career construction processes of individuals across the life span. Thus, on the one hand, this dissertation supports career counselors' work so that they can help deliberating individuals make optimal and effective career choices. On the other hand, this dissertation facilitates T\&D professionals' work so that they can effectively design and evaluate e-learning and classroom trainings in corporate educational settings. Identifying individuals' vocational interests combined with cognitive abilities through adequate test measures and maximizing success of learning and success of transfer through fostering evidence-based transfer support actions will help individuals adapt quickly to the changing nature of work environments in the 21st century and to continue to successfully construct careers across the life span.}, subject = {Karriere}, language = {en} } @phdthesis{Benkert2017, author = {Benkert, Andreas}, title = {Soft x-ray spectroscopic study of methanol and glycine peptides in different physical environments}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147111}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {Ionenspezifische Effekte treten in einer Vielzahl von w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen aus Elektrolyten und gr{\"o}ßeren Molek{\"u}len wie Peptiden auf. Die Ionen bewirken dabei {\"A}nderungen in Eigenschaften wie z.B. der Viskosit{\"a}t, den Aktivit{\"a}ten von Enzymen, der Stabilit{\"a}t von Proteinen und deren Ein- bzw. Aussalzverhalten. Typischerweise wird die ionenabh{\"a}ngige Auspr{\"a}gung derartiger Effekte mithilfe der Hofmeister-Serie beschrieben, die urspr{\"u}nglich Ionen nach ihrer F{\"a}higkeit ordnete, die L{\"o}slichkeit von H{\"u}hnereiweis in Wasser zu steigern oder zu unterdr{\"u}cken. Die empirische Abfolge der Ionen in der Hofmeister-Serie kann jedoch bis heute nicht zweifelsfrei erkl{\"a}rt werden. Trotz weitreichender Bem{\"u}hungen, ein molekulares Verst{\"a}ndnis dieses Ph{\"a}nomens zu schaffen, konnte bisher keine Einigung {\"u}ber die zugrundeliegenden Mechanismen und die genauere Bestimmung und Lokalisierung der Wechselwirkung erzielt werden. Die resonante inelastische Weichr{\"o}ntgenstreuung (RIXS) kombiniert die beiden Methoden der R{\"o}ntgenemissions- (XES) und R{\"o}ntgenabsorptionsspektroskopie (XAS). So k{\"o}nnen mit RIXS Informationen sowohl {\"u}ber die besetzten als auch die unbesetzten elektronischen Zust{\"a}nde gesammelt und zu einem umfassenden Bild der elektronischen Struktur des Systems verkn{\"u}pft werden, was diese Methode zu einem vielversprechenden Werkzeug macht, etwas mehr Licht auf die Thematik zu werfen. Die in dieser Arbeit pr{\"a}sentierten Ergebnisse zielen deshalb darauf ab, ein verbessertes Verst{\"a}ndnis der Wechselwirkungen zwischen Salzen und Peptiden in w{\"a}ssriger L{\"o}sung zu schaffen. Hierf{\"u}r wird systematisch der Einfluss verschiedenster physikalischer Umgebungen auf die elektronische Struktur von kleinen Molek{\"u}len (Methanol und von Glycin abgeleitete Peptide) mittels Weichr{\"o}ntgenspektroskopie, unterst{\"u}tzt durch Dichtefunktionaltheorie (DFT) Rechnungen, untersucht. In einem ersten Schritt werden isolierte Molek{\"u}le ohne jeglicheWechselwirkung zu ihrer unmittelbaren Umgebung anhand von Methanol in der Gasphase als Modelsystem untersucht. Hierbei wird insbesondere der lokale und elementspezifische Charakter von RIXS demonstriert und die lokale elektronische Struktur von Methanols Hydroxyl- und Methylgruppe untersucht. Mithilfe von DFT-Rechnungen werden die beobachteten Emissionslinien in den XES-Spektren der Emission bestimmter Molek{\"u}lorbitale zugeordnet und deren relative Emissionsintensit{\"a}ten erl{\"a}utert. F{\"u}r eine resonante Anregung der ersten Resonanz an der Sauerstoff-K-Absorptionskante werden starke Isotopeneffekte beobachtet, die durch dynamische Prozesse an der Hydroxylgruppe erkl{\"a}rt werden k{\"o}nnen. Dies dient als hervorragendes Beispiel f{\"u}r m{\"o}gliche Auswirkungen, die eine lokale {\"A}nderung in der Geometrie oder Symmetrie des Molek{\"u}ls auf dessen elektronische Struktur haben kann. Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wird das untersuchte Probensystem um die Aminos{\"a}ure Glycin und deren kleinste Peptide Diglycin und Triglycin, vorerst in ihrer kristallinen Form als Festk{\"o}rper, erweitert. Mithilfe von RIXS-Karten der Stickstoff- und Sauerstoff-K-Absorptionskanten wird erneut, unterst{\"u}tzt durch DFT-Rechnungen, ein umfassendes Bild der elektronischen Struktur der Molek{\"u}le gezeichnet. {\"A}hnlich zum Fall von Methanol werden die Emissionsspektren an der Stickstoff-K-Kante stark von dynamischen Prozessen an der protonierten Aminogruppe der Molek{\"u}le beeinflusst. Zudem wird gezeigt, dass RIXS gezielt dazu verwendet werden kann, das Stickstoffatom in der Peptidbindung anzuregen und die elektronische Struktur in dessen lokaler Umgebung zu untersuchen. Desweiteren wird ein einfaches Baukastenprinzip f{\"u}r XES-Spektren dazu genutzt, die spektralen Anteile der Emission aus {\"U}berg{\"a}ngen an den beiden Stickstoffatomen in Diglycin zu isolieren. In w{\"a}ssriger L{\"o}sung kann eine leichte Ver{\"a}nderung der elektronischen Struktur der Molek{\"u}le durch die Wechselwirkung mit benachbarten Wassermolek{\"u}len, vermutlich an den geladenen funktionellen Gruppen, beobachtet werden. Die Auswirkungen auf die XES-Spektren sind jedoch eher gering. Deutlich gr{\"o}ßere Ver{\"a}nderungen werden beobachtet, wenn man den Protonierungszustand der Molek{\"u}le {\"u}ber den pH-Wert der L{\"o}sung manipuliert. Sowohl die Protonierung der Carboxylgruppe f{\"u}r kleine pH-Werte als auch die Deprotonierung der Aminogruppe in basischer L{\"o}sung f{\"u}hren zu starken Ver{\"a}nderungen in den RIXS-Karten. In einer umfangreichen Untersuchung der XES-Spektren von Glycin als Funktion des pH-Wertes wird gezeigt, dass sich die {\"A}nderungen jedoch nicht nur {\"o}rtlich begrenzt auf die Umgebung der manipulierten funktionellen Gruppe, sondern auch auf die elektronische Struktur in weiter entfernten Bereichen des Molek{\"u}ls auswirken. Als Beispiel f{\"u}r Systeme in denen Hofmeister-Effekte beobachtet werden, werden zu guter Letzt gemischte w{\"a}ssrige L{\"o}sungen aus Diglycin und verschiedenen Salzen untersucht. Um den Einfluss verschiedener Kationen auf die elektronische Struktur der Diglycin Molek{\"u}le zu erfassen wird eine Reihe unterschiedlicher Chloride verwendet, wohingegen eine Reihe von Kaliumsalzen f{\"u}r die Untersuchung verschiedener Anionen herangezogen wird. In beiden F{\"a}llen werden ionenspezifische Auswirkungen auf die XES-Spektren von Diglycin beobachtet, die qualitativ der Sortierung innerhalb der Hofmeister-Serie folgen. Die beobachteten {\"A}nderungen deuten dabei darauf hin, dass Kationen unterschiedlich stark mit dem Sauerstoff in der Peptidbindung und dessen unmittelbarer Umgebung wechselwirken, wohingegen Anionen eine gesteigerte Affinit{\"a}t zur Aminogruppe von Diglycin aufweisen.}, subject = {Methanol}, language = {en} } @phdthesis{Bergauer2017, author = {Bergauer, Lisa}, title = {Die Bedeutung des neurotrophen Faktors Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) f{\"u}r die Integrit{\"a}t der intestinalen Epithelbarriere}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-155259}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wurden die Effekte des neurotrophen Faktors GDNF auf die Struktur und Funktion der intestinalen Epithelbarriere untersucht. Zellkulturen mit Caco2 beziehungsweise HT29B6 dienten als Modellsysteme f{\"u}r die Epithelschicht der Darmschleimhaut. Transwellsassays und TER-Messungen mittels ECIS-Ger{\"a}t fungierten als zentrale Untersuchungsmethoden zur Evaluation der funktionellen Barriereeigenschaft der Zellmonolayer. Die morphologischen und quantitativen Ver{\"a}nderungen von Zelljunktionsproteinen wurden mittels indirekter Immunfluoreszenzf{\"a}rbungen beziehungsweise Western Blot-Untersuchungen dargestellt. Um Migration- und Proliferationsverhalten nach Verletzung des Zellmonolayers zu untersuchen, f{\"u}hrten wir in vitro-Scratch-Assays durch. Zun{\"a}chst wurde best{\"a}tigt, dass intestinale Epithelzellen die GDNF-Rezeptoren GFRα1, GFRα2 und RET exprimieren. Es zeigte sich sowohl in Immunf{\"a}rbungen gegen Junktionsproteine als auch in Permeabilit{\"a}tsmessungen, dass GDNF zu einer verst{\"a}rkten Differenzierung der intestinalen Epithelbarriere f{\"u}hrt. In Inhibitions- und Aktivierungsexperimenten mit verschiedenen Mediatoren wurde als zugrunde liegender Mechanismus die Inaktiverung der p38 MAPK durch GDNF identifiziert. Weiterhin zeigten Versuche mit epithelialen Wundheilungsassays, dass GDNF, {\"u}ber eine cAMP/PKA-abh{\"a}ngige Induktion der Proliferation, zu einer Verbesserung der Wundheilung f{\"u}hrt. In Immunf{\"a}rbungen und Western Blot-Analysen wurde beobachtet, dass auch intestinale Epithelzelllinien in der Lage sind GDNF zu synthetisieren. Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit erstmals gezeigt werden, dass der neurotrophe Faktor GDNF direkt auf die Differenzierung und Proliferation von kultivierten Enterozyten Einfluss nehmen kann. Die Tatsache, dass intestinale Epithelzellen selbst GDNF synthetisieren und sezernieren k{\"o}nnen, weist auf einen neuen autokrinen- oder parakrinen Wirkmechanismus des neurotrophen Faktors hin.}, subject = {Epithel}, language = {de} }