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Six Sigma Model to Improve the Lean Supply Chain in Ports by System Dynamics Approach
No full textPorts are one of the important sectors of the national economy of a country and are primarily involved in the import and export of goods and services from one point to another, such as between the sea, river, road, and railways. The quality of a port is one of the important aspects to make a port attractive. The lean supply chain in ports is one of these attractive aspects. This research aims to design a six sigma model to improve the lean supply chain in ports. Six sigma model can be built by using system dynamics approach which enables to take into account dynamics variables. The lean supply chain in ports focuses on eliminating sources of “waste” in the entire flow of material in the cargo-handling process. The types of waste in ports have been identified as the delay time of equipment and transporters, lost and damaged cargo, equipment and transporter breakdowns.
This research begins with the research formulation and definition of objectives. After that, the model conceptualization is constructed using a causal loop diagram based on the objective, a literature study, and field study. The causal relationships between variables are determined by historical data in real cases, from the literature, and from expert judgements. The model is validated with a real case in CDG Port in Indonesia and simulated using Powersim software. By simulating the process from the base case model, it is possible to propose a policy for improvement scenarios. Regarding the simulation results in the base case, it has been found that the high berth occupancy ratio (BOR), which influences the congestion that is indicated by the vessel waiting time, is one of the key performance indicators in port operation. Also, the demurrage and repair costs contribute most to the total cost of poor quality, followed by the cost of lost cargo. The demurrage cost is caused by the delay time of equipment and transporters, and the repair cost is caused by equipment and transporter breakdown.
Regarding the results of improvement scenarios, it can be concluded that increasing the operation cycle of the crane along with its lifting capacity can reduce the vessel waiting time as a key performance indicator in the port. Also, the increase of transport maintenance items, number of inspectors, and safety and security costs can reduce the costs arising from demurrage, repair, and lost cargo. The port performance is measured by the sigma value and the process capability indices as the performance metrics. These metrics are utilized to eliminate waste in order to improve the lean supply chain in the port. With this model, and changing the sigma value and the process capability indices of the waste, the results can be identified and analyzed.Häfen sind einer der wichtigsten Sektoren der Volkswirtschaft eines Landes und sind im Wesentlichen auf den Im- und Export von Waren und Dienstleistungen von einem Punkt zum anderen beteiligt, wie z.B. zwischen Meer, Fluss, Straße und Schienen. Die Qualität eines Hafens ist einer der wichtigsten Aspekte, um einen Hafen attraktiver zu machen. Die Lean Supply Chain in Häfen ist einer dieser attraktiven Aspekte. Diese Arbeit zielt darauf ab, ein Six-Sigma-Modell zu entwerfen, um die Lean Supply Chain in Häfen zu verbessern. Das Six-Sigma-Modell kann mit Hilfe von der Systemdynamik-Methode abgebildet werden, damit diese die Betrachtung der dynamischen Variablen ermöglicht. Die Lean Supply Chain in Häfen konzentriert sich auf die Beseitigung von Verlustursachen im gesamten Materialfluss während des Umschlagprozesses. Als Verlustarten in Häfen wurden die zeitliche Verzögerung durch Gerätschaften und Transporter, verloren gegangene und beschädigte Ladung, sowie Defekte an den Gerätschaften und Transportern identifiziert.
Diese Arbeit beginnt mit der Beschreibung der (aktuellen) Forschung und Festlegung der Ziele. Danach wird das Modell mit einem Ursache- und Folgediagramm, auf der Grundlage der Ziele, sowie einer Literatur- und Feldstudie, konstruiert. Die kausalen Beziehungen zwischen den Variablen werden mittels historischer Daten zu realen Fällen, aus der Literatur und aus Expertenurteilen bestimmt. Das Modell wird mit der Software Powersim simuliert und mit dem realen Fall des CDG-Hafens in Indonesien validiert. Es ist möglich, auf der Grundlage von Simulationen des Base-Case-Modells eine Strategie für die Verbesserungsszenarien vorzuschlagen. Bezüglich der Ergebnisse der Simulation im Basisfall, hat es sich gezeigt, dass einer der wichtigsten Performance-Indikatoren im Hafenbetrieb das hohe Anlegeplatz-Besetzungsverhältnis (BOR) ist, welches die Überlastung beeinflusst, was sich an den Schiff-Wartezeiten erkennen lässt. Zusätzlich tragen Liegegebühr und Reparaturkosten am meisten zu den Gesamtkosten von schlechter Qualität bei, gefolgt von den Kosten für verlorene Ladung. Die Liegegebühr wird durch die Verzögerung durch Ausrüstung und Transporter verursacht und die Reparaturkosten durch den Defekt von Ausrüstung und Transportern.
Hinsichtlich der Ergebnisse der Verbesserungsszenarien kann geschlussfolgert werden, dass die Wartezeit als ein Schlüsselindikator für die Leistungsfähigkeit eines Hafens durch die Erhöhung des Arbeitszyklus und der Hebeleistung der Kräne reduziert werden kann. Außerdem kann auch durch Erhöhung der Wartungsanzahl und der Ausgaben für Sicherheit die Kosten für Liegegebühren, Reparaturen und verloren gegangene Ladungen reduziert werden. Die Leistung des Hafens wird durch die Leistungskennwerte des Sigma-Wertes und der Prozessfähigkeitsindizes gemessen. Diese Kennzahlen werden für die Beseitigung von Verlusten verwendet, um die Lean Supply Chain im Hafen zu verbessern. Mit diesem Modell und der Änderung des Sigma-Wertes und der Prozessfähigkeitsindizes der Verluste, können die Ergebnisse identifiziert und analysiert werden
Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) Management Systems in the Developed and the Developing Countries: A Comparative Structural Study
No full textThe disposal, treatment, and recovery of Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) are becoming a global environmental issue. These issues drive the developed and the developing countries to set up and improve the management systems for the waste. Previous authors have produced a sufficient number of study on WEEE management systems of the developed countries together with their success stories and of the developing countries with their existing problems, but only provide limited ones on how to compare the situations and the systems of these two regions. Hence, it is imperative to develop a comparative framework to distinguish the structures and the relationships within a particular WEEE management system of the developed and developing countries. This study proposes such framework which integrates a qualitative with quantitative approaches and incorporates the system thinking perspective. In particular, it comprises a series of research stages. Initially, a qualitative framework is developed to extract the characteristics of WEEE management systems in the developing countries from the scientific literature and then to compare them with the ones from the developed systems. Secondly, a System Dynamics approach is applied to assess the dynamical behaviors within the systems of the two regions. Thirdly, enhanced quantitative analysis, consist of Factorial Design with Analysis of Variance and then Policy Analysis, are conducted to further understand the determinants and interactions among the factors in the systems and to assess the impact of the selected policies on the systems’ behaviors. This study figures out the list of the determinants, the structural relationships, and the dynamics within the systems, characterizing and connecting the WEEE-specific problems in the developed and the developing countries. This study concludes the main findings and the policy recommendations for the future development and collaboration within and between the two regions.Die Entsorgung von Elektro- und Elektronik-Altgeräten stellen sowohl für Industrie- als auch für Entwicklungsländer ein weitreichendes Problem dar. Industrie- und Entwicklungsländer haben in der Vergangenheit verschiedene Vorgehensweisen und Systeme entwickelt um diese Problematik zu lösen. Die Systeme der Industrieländer können hierbei bessere Ergebnisse aufweisen als die Systeme der Entwicklungsländer, weshalb es Ziel dieser Arbeit ist die Vorgehensweisen miteinander zu vergleichen und aufzuzeigen, welche Faktoren für den Erfolg wichtig sind. Die in dieser Arbeit durchgeführte Studie beinhaltet drei Stufen. In der ersten Stufe werden die Charakteristika der Verfahren und Systeme zur Verwertung von Elektro- und Elektronik-Altgeräten in den Entwicklungsländern dargestellt und mit Verfahren der Industrieländer verglichen. In der zweiten Stufe werden Ansätze der Systemdynamik verwendet um das Systemverhalten der beiden Regionen zu analysieren. Anschließend wird in der dritten Stufe eine verbesserte quantitative Analyse durchgeführt, um herauszufinden, welche Faktoren die Verfahren am meisten beeinflussen. Diese Analyse besteht zum einen aus einem vollständigen Versuchsplan mit einer Varianzanalyse und zum anderen einer Policy-Analyse. Neben dem Aufzeigen und dem Vergleich der einzelnen Erfolgsfaktoren bei der Verwertung von Elektro- und Elektronik-Altgeräten werden darüber hinaus Handlungsempfehlungen für Entwicklungsländer aufgezeigt, damit diese erfolgreichere Systeme aufbauen können
Combinatorial Properties of Multivariate Subdivision Scheme with Nonnegative Masks
No full textUnterteilungsalgorithmen liefern wichtige Techniken zur schnellen Erzeugung von Kurven und Oberflächen. Diese spielen auch eine zentrale Rolle in Wavelets. Ein Unterteilungsalgorithmus ist durch eine Maske definiert. Es ist bekannt, dass die Konvergenz
dieser Algorithmen per gemeinsamen Spektralradius charakterisiert werden kann, der durch endlich viele Matrizen definiert ist. Allerdings ist die Berechnung des gemeinsamen Spektralradius im allgemeinen sehr schwierig.
Unser Ziel ist es im multivariaten Fall einfach zu überprüufende Kriterien zu finden, die hinreichend und notwendig für die Konvergenz dieser Algorithmen sind. Die Einfachheit der Kriterien bedeutet, dass sich die Kriterien in polynomialer Zeit bzgl. der Masken, z.B. die Größe des Trägers von Masken, nachprüfen lassen.
Nach einem einleitenden Kapitel 1 und einem grundlegenden Kapitel 2 konzentrieren wir uns daher in drei Schritten auf die Klasse der multivariaten Subdivisions-Schemata mit nichtnegativen Masken. Die Dissertation ist folgendermaßen aufgebaut:
Wir beginnen zunächst in Kapitel 3 und 4 mit einer Demonstration des Zusammenhangs zwischen der Konvergenz des Subdivisions-Schemas und einiger Abbildungen für Gitter. Danach geben wir ein neues hinreichendes und notwendiges Konvergenzkriterium
für nichtnegative Subdivisions-Schemata an. Theorem 3.3.1 stellt den zentralen Beitrag dieses Kapitels dar.
Darauffolgend betrachten wir in Kapitel 5 und 6, dass die Konvergenz eines nichtnegativen Subdivisions-Schemas nicht von den Werten der Maske abhängt, sondern lediglich von ihrem Träger. Wir geben die unterschiedlichen Eigenschaften zwischen inneren
Punkten und Randpunkten auf ihrem Träger mit Hilfe der weiterer notwendiger Konvergenzbedingung an. Dabei stellt sich heraus, dass der Zusammenhang der Matrix A eine einfache und adäquate Bedingung ist, um diese Eigenschaften zu garantieren.
Im letzten Kapitel leiten wir nun einfach und schnell zu berechnende hinreichende Konvergenzbedingungen für multivariate Subdivisions-Schemata mit nichtnegativer Maske her, sofern der Träger spezielle Eigenschaften besitzt. Dabei nutzen wir obige Resultate
Calciumphosphat-Nanopartikel für Anwendung in der Medizin: Wirkstoff- und Impfstoffanlieferung
No full textIn dieser Arbeit wurden Calciumphosphat-Nanopartikel synthetisiert, mit verschiedenen biologischen und synthetischen Molekülen funktionalisiert und hinsichtlich potenzieller Anwendungsmöglichkeiten in Bio- und Nanomedizin untersucht. Die Nanopartikel wurden mit unterschiedlichen Polyelektrolyten (PEI, CMC oder DNA) stabilisiert und mit Peptiden, Proteinen, Oligonukleotiden, Nukleinsäuren, Polymeren und anderen Molekülen beladen. Danach wurden die Partikel mittels unterschiedlichen physikalisch-chemischen Methoden charakterisiert. Die Menge an fluoreszenzmarkierten Molekülen, die auf der Oberfläche der Nanopartikel adsorbiert waren, wurde mit UV-Vis-Spektroskopie bestimmt.
Um die zelluläre Aufnahme von beladenen Calciumphosphat-Nanopartikeln zu untersuchen, wurden in vitro-Versuche an HeLa, MG-63, THP-1 und hMSC Zellen durchgeführt. Licht- und Fluoreszenz-Mikroskopie sowie CLSM der Zellen zeigten eine effiziente Internalisierung von Molekülen zusammen mit den Calciumphosphat-Nanopartikeln. Im Gegensatz dazu waren gelöste Moleküle allein im Allgemeinen nicht in der Lage, die Zellmembran zu durchdringen. Darüber hinaus wurde durch die Verwendung verschiedener Inhibitoren an MG-63-Zellen festgestellt, dass die Nanopartikel durch Caveolin-vermittelte Endozytose aufgenommen wurden. Freie HTRA1-Proteinmoleküle hingegen gelangten durch die anderen Aufnahmewege in die Zellen, die noch zu bestimmen sind.
Außerdem wurde am Beispiel des Lysozyms untersucht, wie das biologische Milieu die Aktivität eines enzymhemmenden Polymers beeinflusst. Calciumphosphat-Nanopartikel, wurden mit Lysozym-inhibierendem Polymer funktionalisiert. Nach 3 h Inkubation wurden sie von THP-1 Zellen aufgenommen, wie es auf CLSM-Aufnahmen von behandelten Zellen zu sehen war. Dennoch war die erwartete signifikante Hemmwirkung des Polymers sowohl innerhalb der lebenden Zelle als auch im Zellkulturmedium nicht vorhanden. Die durchgeführten Experimente in Phosphatpuffer, Zellkulturmedium mit und ohne FCS, mit freiem Polymer und Lysozym, und in Abwesenheit von Zellen sowie Nanopartikeln deuteten auf einen grundlegenden Einfluss der experimentellen Bedingungen hin. Die hemmende Wirkung des Polymers konnte im Fall der Phosphatpufferlösung in dosisabhängiger Weise deutlich festgestellt werden. Im Vergleich dazu konnte die Hemmung von Lysozym im Zellmedium nur bei der höchsten Polymer-Konzentration und nur bis zu 40% festgestellt werden. Außerdem ging die hemmende Wirkung gänzlich verloren, wenn das Zellkulturmedium mit 10% FCS ergänzt wurde. Dies könnte auf eine geringe Spezifität der hemmenden Polymermoleküle hindeuten, die offenbar mit anderen Biomolekülen, die in großen Mengen in biologischen Lösungen wie dem Zellkulturmedium enthalten sind, in Wechselwirkung treten könnten.
Eine weitere Reihe von Experimenten wurde der Untersuchung der Calciumphosphat-Nanopartikel als potenziellem neuartigem Impfsystem gewidmet. Die Fähigkeit von Nanopartikeln, die mit immunoaktiven Molekülen wie CpG, Influenzavirus-Hämagglutinin oder von Friend Virus-abgeleiteten Proteinen beladen wurden, um eine Immunantwort zu stimulieren, wurden zunächst in vitro auf Antigenpräsentierenden dendritischen Zellen (DCs), CD4+ und CD8+ T-Zellen getestet. Diese funktionalisierten Nanopartikel riefen im Vergleich zu den Kontrollgruppen eine signifikant höhere Reifung der DCs hervor. Dadurch wurde die Proliferation von Virus-spezifischen CD4+ und CD8+ T-Zellen effektiv stimuliert. Zusätzlich zeigten die in vivo-Studien zur Immunisierung von Mäusen gegen Influenza-Virus und Friend-Virus (ein Retrovirus-Modell), dass die Nanopartikel eine Immunantwort aktivieren konnten und dazu beigetragen haben, die Viruslast in infizierten Mäusen deutlich zu verringern. Die signifikante Verbesserung der Immunantwort im Vergleich zur Immunisierung nur mit den löslichen immunaktiven Molekülen wurde nachgewiesen.
Zusammenfassend konnte festgestellt werden, dass dieses auf Calciumphosphat-Nanopartikeln basierende Trägersystem vielseitige Anwendungsmöglichkeiten für Bio- und Nanomedizin bieten kann.In this work, the synthesis, characterization, and application possibilities of calcium phosphate nanoparticles functionalized with various biological and synthetic molecules in bio- and nanomedicine were investigated. Nanoparticles stabilized with different polyelectrolytes (PEI, CMC, or nucleic acids) and loaded with peptides, proteins, oligonucleotides, nucleic acids, porphyrins, polymers, and other molecules were synthesized and characterized with different physicochemical methods. The number of fluorescently labeled cargo molecules adsorbed onto the surface of the nanoparticles were determined by UV-Vis spectroscopy.
In order to study the cellular uptake of cargo-loaded calcium phosphate nanoparticles, in vitro experiments on HeLa, MG-63, THP-1 and hMSC cells were carried out. Light and fluorescence microscopy as well as CLSM imaging of the cells showed a high level of calcium phosphate nanoparticle internalization, regardless of the type of cargo molecule present in the nanoparticles. In contrast, dissolved molecules alone were usually not able to penetrate the cell membrane. Moreover, by using different inhibitors of endocytotic pathways on MG-63 cell line, it was observed that nanoparticles were taken up by caveolin-mediated endocytosis. Free protein molecules (HTRA1), however, used the routes other than endocytosis, which are yet to be determined.
It was also investigated how the biological milieu influenced the activity of enzyme-inhibiting polymer on the example of lysozyme. Calcium phosphate nanoparticles, functionalized with lysozyme-inhibiting polymer, were taken up by THP-1 cell line within 3 h of incubation as it was demonstrated by confocal laser scanning microscopy of the treated cells. Nevertheless, the expected significant inhibitory effect of the polymer inside the living cells, as well as in the cell culture medium, was absent. The experiments in phosphate buffer, cell culture medium with and without FCS, with free polymer and lysozyme showed a dramatic impact of the experimental conditions on the effectiveness of the lysozyme-inhibitor polymer. The inhibitory effect of the polymer was clearly shown in phosphate buffer solution in a dose-dependent manner. In the presence of the cell culture medium containing various biological molecules, the inhibition of lysozyme decreased essentially and could be detected only at the highest concentration of polymer, and only up to 40%. Furthermore, when the cell culture medium was supplemented with 10% of FCS, no inhibitory effect was found. This may serve as evidence for the low specificity of the inhibitory polymer to target molecule. The polymer molecules interacted with other biomolecules contained in large quantities in cell culture media.
Another set of experiments was dedicated to the investigation of calcium phosphate nanoparticles as potent vaccination tool. The ability of nanoparticles, loaded with immunoactive molecules like CpG, influenza virus hemagglutinin, and Friend virus-derived proteins to stimulate the immune response, were tested in vitro on antigen-presenting cells (DCs) and CD4+ and CD8+ T cells. These functionalized nanoparticles performed significantly effectively compared to control groups, driving the maturation of DCs and subsequent promotion of the proliferation of virus-specific CD4+ and CD8+ T cells. Furthermore, in vivo studies with immunization of mice against influenza virus and Friend virus, as a retroviral mouse model, showed that the nanoparticles were able to activate the immune response and helped to clear the viral load in infected mice better than in control groups where immunoactive molecules were injected in a soluble form.
Summarizing, one can say that calcium phosphate-based nanoparticles can serve as an effective and biocompatible carrier system that can be used for many applications in bio- and nanomedicine
Optical properties of photoluminescent micro- and nanostructures
No full textIn dieser Dissertation werden die optischen Eigenschaften photolumineszierender Mikro- und Nanostrukturen untersucht. Gemeinsam ist allen drei betrachteten Systemen, dass die spektrale Charakteristik der Lichtemission durch größenabhängigen Einschluss gegeben ist. Bei den Halbleiter-Nanopartikeln (NP) Cadmiumselenid (CdSe) und Silizium (Si) beruht der Effekt auf einem Quanteneinschluss der Ladungsträger im Nanopartikel-Kern, während die dielektrischen Polymer-Mikrokugeln als sphärische Resonatoren Photonen einschließen.
Mittels Mikro-Photolumineszenz-Spektroskopie (µ-PL) wird das Emissionsverhalten einzelner CdSe-NP betrachtet. Sie zeigen ein Blinken der Intensität, bei dem die PL trotz gleichmäßiger Anregung temporär einbricht. Eine Statistik der Länge der An- und Aus-Zeiten offenbart ein Potenzgesetz, welches sich über mehr als 6 Größenordnungen erstreckt. Spektral schwanken Emissionsenergie und Halbwertsbreite des NPs in der Zeit, was dem Einfluss eines einzelnen Elektrons in der Nähe des NPs zugeordnet werden kann. Dies wird von Simulationen weiter untermauert. Zudem wird eine davon unabhängige Blauverschiebung der Emissionswellenlänge in Anwesenheit von Sauerstoff gefunden, welche als Photooxidation gedeutet wird. Diese verkleinert effektiv den Kern und verstärkt das Einschlusspotential, wodurch die Emissionsenergie steigt.
Verschiedene Si-NP werden auf ihre exzitonische Struktur untersucht. Dazu wird der zeitliche Zerfall der PL betrachtet, welcher einen gestreckt exponentiellen Verlauf zeigt.
Messungen an Einzel-Si-NPn offenbaren eine spektrale Halbwertsbreite von unter 10 meV, wodurch breit emittierende Ensemble-Spektren wellenlängenabhängig aufgeteilt und damit ihrer NP-Größe nach erforscht werden können. Kleinere Partikel zeigen eine schnellere Zerfallsrate, was dem stärkeren Quanteneinschluss zugeordnet werden kann.
NP jeder Größe zeigen zudem eine sinkende Zerfallsrate mit fallender Temperatur, aus deren Verlauf auf die exzitonische Aufspaltung in helles und dunkles Exziton geschlossen werden kann. Eine Anpassung der Verläufe mit einem theoretischen Modell ermöglicht den Rückschluss auf die Hülle der NP und deren Absättigung, welche für den Einschluss verantwortlich ist. Es zeigt sich, dass eine Fluor-Sauerstoff-Hülle einen Si-NP-Kern besser absättigt als reiner Sauerstoff, wodurch hohe PL bis Raumtemperatur erreicht wird.
Speziell entwickelte Polymere mit einem leuchtenden Hauptstrang werden mittels Dampf-Diffusions-Methode zu sphärischen Mikrokavitäten geformt, welche aufgrund der hohen Polymer-Dielektrizitätszahl das angeregte Licht im Inneren einschließen. Dabei entstehen die Whispering Gallery Modes (WGMs), deren spektrale Positionen und Abstände abhängig vom Kugeldurchmesser sind, während deren Linienbreiten hauptsächlich durch Oberflächenrauigkeit und Absorption bestimmt werden. Ein Abrastern der Kugeln ermöglicht eine direkte Visualisierung des Moden-Umlaufweges. Die dreidimensionale Modenentartung wird aufgehoben, wenn die Kugelsymmetrie gebrochen wird, sodass die Resonanzen aufspalten. Dies wird durch lokale Oxidation verursacht, welche die Kugel in einen prolaten Ellipsoiden verzerrt. Ein Vergleich mit Simulationsrechnungen ermöglicht es, die Verformungen bis auf wenige Nanometer genau aufzulösen.This dissertation covers the optical properties of photoluminescent micro- and nanostructures. The three examined systems have in common that their spectral emission characteristics are governed by a size-dependent confinement. Concerning the semiconductor nanoparticles (NP) cadmium selenide (CdSe) and silicon (Si), the effect is based on the quantum confinement of charge carriers within the NP core. In contrast, dielectric polymer microspheres confine photons optically as spherical resonators.
Using micro photoluminescence spectroscopy (µ-PL), the emission characteristics of single CdSe NPs are investigated. They show intensity blinking, which means that the PL temporarily vanishes despite continuous illumination. Statistics of the on- and off-durations reveal power laws, extending over more than six orders of magnitude. Spectrally, the emission energy fluctuates in time, correlated with its linewidth. This can be attributed to a single electron in the vicinity of the NP, which is confirmed by simulations. An additional continuous blue shift is found under prolonged illumination in the presence of oxygen. It is interpreted as photo oxidation, which effectively reduces the core's diameter and, thus, increases the emission energy.
Various types of Si-NPs with different shell modifications are examined to gain insight into their excitonic structure. Their PL shows a stretched exponential time dependence, indicating a range of decay times. Single NP measurements exhibit a linewidth of less than 10 meV, enabling a spectral and therefore size separation of all Si NP ensembles into sub-ensembles. Smaller NPs display larger decay rates, consistent with a stronger confinement. Additionally, all NPs show decreasing decay rates with falling temperature. From the temperature dependence a splitting into a bright and a dark exciton can be deduced. A fit to a theoretical model leads to conclusions about the NP's shell and its dangling blonds, which influence the optical transitions. It is found that a fluoride functionalisation improves the optical properties of the NP, compared to a pure oxide shell.
Spherical microcavities are prepared from polymers, which possess a luminescent backbone. Due to the polymer's high dielectric constant, light gets trapped inside the sphere, generating Whispering Gallery Modes (WGMs). Their spectral position and spacing are dependent on the sphere's diameter, while their linewidth is mainly controlled by surface roughness and absorption. Mapping the sphere provides a visualisation of the modes' trajectories, for both horizontal and vertical modes. The azimuthal mode degeneracy is lifted by breaking the spherical symmetry. This is achieved by local oxidation of the sphere, distorting it into a prolate spheroid. Comparisons with simulations can narrow the deformation down to a few nanometers
Formal Education and Electoral Participation at the Beginning of the 21st Century in Europe. A Comparative Analysis of the Context-Dependency of Political Inequality Using the European Social Survey
No full textDiese Arbeit befasst sich mit der Entstehung ungleicher Wahlbeteiligung. In vergleichender Perspektive werden die Ursachen ungleicher Wahlbeteiligungsraten zwischen hoch und niedrig gebildeten Wählerinnen und Wählern in Europa im gesellschaftspolitischen Kontext untersucht. Dabei wird der Blick im Vergleich zu bislang vorgelegten Studien geweitet und eine umfassendere Konzeptualisierung des Kontextes vorge-nommen, innerhalb dessen sich politische Beteiligung vollzieht und innerhalb dessen ungleiche Wahlbetei-ligung zwischen hoch und niedrig gebildeten Wählerinnen und Wählern entstehen kann. Neben politischen Institutionen und Eigenschaften des politisch-elektoralen Wettbewerbs werden ökonomische Institutionen, Institutionen des Bildungssystems sowie Aspekte der Sozialstruktur hinsichtlich ihres Ungleichheit stiften-den Potentials in Augenschein genommen. Es zeigt sich dabei, dass die Auswirkungen nicht genuin politi-scher Kontextfaktoren auf den Bildungsgap der Wahlbeteiligung teilweise stärker sind als die Effekte politi-scher Institutionen. Insbesondere bildungssystemische Kontextmerkmale strukturieren ungleiche Wahlbeteiligung zwischen Bildungsgruppen maßgeblich. Datengrundlage der Untersuchung stellen die Individualdaten des European Social Survey der Wellen 1 bis 5 (2002 – 2010) dar sowie eine eigene Kompilation von Makroindikatoren. Die Analysestrategie besteht in der Modellierung der entsprechenden Cross-level-Interaktionen zwischen formaler Bildung und Merkmalen des Kontextes mittels logistischer Mehrebe-nenregressionsmodelle und logistischer Mehrebenenpfadmodelle.In this dissertation I am looking at the contextual dependence of political inequality in terms of differential turnout rates of high and low educated voters across European countries. Starting from the observation that turnout gaps between high and low educated voters vary massively across Europe, multi-level modelling is employed to test hypotheses the contextual dependence of these inequalities.
A threefold sequential analytical model of the context is developed. It distinguishes three contextual dimensions institutional, socio-structural and electoral factors and their relative influence on the turnout gap are analysed empirically.
A unique dataset is assembled, that combines micro-level data from the European Social Survey Programme (waves 1 – 5) and macro-level data which have been collected by the author from several sources.
The hypotheses are tested using logistic multi-level regression and logistic multi-level path modelling to take into account the multi-level structure of the research question. The results show clearly that contextual features shape inequalities to a large extent. However, contrary to the existing literature, it is mostly influenced by educational institutions rather than political institutions. Especially stratified education systems seem to exhibit larger turnout gaps between educational groups. Socio-structural features also impact on the turnout gap. Cognitive differences between high and low educated citizens results in larger turnout gaps
Way of life and lapse back into crime of patients with schizophrenia after their discharge from a high security mental hospital
No full textDie Arbeit untersucht den poststationären Verlauf einer repräsentativen Gruppe forensischer Patienten (§ 63 StGB; N=143) mit einer Schizophrenie (ICD 10 F.20.-F.25) nach einem Katamnesezeitraum von 7, 5 Jahren.
Ergebnis: Patienten mit gewalttätiger Rückfalldelinquenz zeigen häufiger Probleme bei der Neuroleptikacompliance, sie bevorzugen Wohnformen, die weniger sozial kontrollierbar sind, sie haben häufiger komorbide Suchterkrankungen und seltener eine gesetzliche Betreuung.The work investigates the developingof a repesentative group of forensic patients (§ 63 German penal code; n=143) with a schizophrenic disorder after their discharge from an high security mental hospital.
Result: Patients with violent relapses more often show problems with the compliance of neuroleptic medication, they prefer kinds of living, which can not be socially controlled, they have more often problems with drug abuse and seldom an assistence by law
eine Prozessanalyse der Erneuerbaren Energien Richtlinie
No full textEine wachsende Zahl von Studien legt nahe, dass Demokratien per se bzw. insbesondere Staaten mit einer hohen Demokratiequalität angemessenere Strategien zur Bekämpfung des anthropogenen Klimawandels entwickeln als Autokratien. Gleichzeitig fehlt es an qualitativen Analysen politischer Entscheidungsprozesse, welche die praktische Ausprägung dieses Demokratie-Klimaperformanz-Nexus analysieren. Vor diesem Hintergrund widmet sich die Dissertation der folgenden Forschungsfrage: Inwiefern beeinflusst die demokratische Qualität des Politikformulierungsprozesses zur Erneuerbaren Energien Richtlinie der Europäischen Union dessen Klimaperformanz im Zeitverlauf?
Als Gründe für den EU-Fokus sind sowohl deren Bedeutung für klimapolitische Maßnahmen innerhalb Europas und global als auch die fehlenden empirischen Ergebnisse hinsichtlich des Verhältnisses zwischen Input-Legitimation und Output-Performanz auf dieser Ebene ins Feld zu führen. Um die komponentenspezifische Ausprägung der demokratischen Qualität des Entscheidungsprozesses auf deliberativ-partizipativer Basis im Zeitverlauf zu bestimmen, wurde ein disaggregiertes Analyseschema entwickelt. Auf Klimaperformanzseite wurde ferner ein bestehendes Modell zu dessen Bestimmung ausgewählt und teilweise präzisiert. Die qualitativen Daten setzen sich aus 33 Experteninterviews sowie zahlreichen Prozessdokumenten zusammen, die im Zuge eines kombinierten Ansatzes aus Process Tracing und qualitativer Inhaltsanalyse ausgewertet wurden.
Die Prozessanalyse gelangt zu dem übergreifenden Fazit, dass eine gering ausgeprägte Demokratiequalität im Regelfall klimaperformativ negative Prozessentwicklungen nach sich zieht und eine hohe Demokratiequalität meist entsprechend positive Impulse setzen kann. Gleichzeitig wird deutlich, dass es zum einen Ausnahmen von dieser Regel gibt und zum anderen das Zusammenspiel verschiedener Demokratiekomponenten sowie der Zeitpunkt ihres Erscheinens im Politikprozess von entscheidender Bedeutung für eine Wirkentfaltung auf die Klimaperformanz sind. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden unterschiedliche Ansätze zur Reformierung des EU-Mitentscheidungsverfahrens entwickelt, die sowohl die demokratische Legitimation als auch die künftige Klimaperformanz der Union positiv beeinflussen können.A growing body of findings suggests that democracies per se as well as democracies with a preferably high democratic performance develop more effective measures to fight climate change than autocracies or poor performing democracies. However, qualitative studies on the specific characteristics of this democracy-climate-nexus on policy process level are missing. Against this background, the dissertation evaluates the development of this connection in the course of the decision-making process to the Renewable Energy Directive (RE Directive) of the European Union (EU). The overarching research question is: In how far does the democratic quality of the decision-making process to the RE Directive affect its climate performance over time?
The two central reasons for the EU focus are its crucial impact on climate policies in Europe and internationally as well as the still ambiguous evidence base regarding the relationship between input legitimacy and output/outcome performance on supranational level. In order to determine the process’ component-specific democratic quality on a deliberative-participatory basis over time, a disaggregated evaluation scheme was developed. Besides, a science-based tool to assess the output performance was selected and partly refined. The qualitative data of the study stems from 33 expert interviews as well as document analysis and was evaluated by combining process tracing and qualitative content analysis.
The results show a clear positive relationship between a high democratic legitimacy and a strong climate performance and vice-versa. At the same time the analysis shows just very slight exceptions to this relation with regard to transparency and time pressure. Further, there are only few signs of tension between democratic components.
On the basis of the case study’s results, the dissertation develops different approaches to reform the EU’s codecision-procedure that could boost both the Union’s democratic legitimacy as well as its future climate performance
Zwitterion-Perylendiimid-Module für schaltbare supramolekulare Systeme
No full textIn summary, this thesis showed that it is possible to create perylene diimide - GCP zwitterion - Modules that build up complex supramolecular systems. Both monotopic and ditopic Modules could be synthesized and investigated. The found assembly mode for both ditopic Modules and for the 3-pentyl Module is not comparable to any reported assembly for other PDIs due to the exceptional heterotopic stacking. The core linked Module showed furthermore an extraordinary time dependent aggregation change which is also not known for other PDI assemblies. All assemblies are reversibly switchable with multiple stimuli and stable in polar medium. In total, the combination of perylene diimides and the zwitterionic GCP binding motif created exceptional bi-functional supramolecular systems. It is fair to state though that few results of this thesis have been reported for other PDI assemblies beforeZusammenfassend hat diese Arbeit gezeigt, dass es möglich ist Perylendiimid - GCP Zwitterion - Module zu schaffen, welche komplexe supramolekulare Systeme aufbauen. Es konnten sowohl ditopische als auch monotopische Module erfolgreich hergestellt und untersucht werden. Der gefundene heterotopische Aggregationsmodus der ditopischen sowie des 3-pentyl Moduls sind nicht vergleichbar mit bisher bekannten Perylendiimidsystemen und stellt aus diesem Grund ein herausragendes Resultat dieser Arbeit dar. Das Kern verlinkte Modul zeigt außerdem eine ungewöhnliche zeitabhängige Aggregationsänderung, die in dieser Art bisher auch noch nicht berichtet wurde. Alle gefundenen Aggregate sind reversibel schaltbar mit mehreren Stimuli und zusätzlich stabil in polarem Medium. Man kann also sagen, dass die Kombination von Perylendiimiden und dem zwitterionischen GCP Bindungsmotivs außergewöhnliche supramolekulare Systeme geschaffen hat. Ebenfalls kann man aber auch unterstreichen, dass wenige Ergebnisse dieser Arbeit bisher für andere Perylendiimid Systeme berichtet wurden
Transapical, self-expandable transcatheter 2nd generation heart valve system: animal experiments and first human implantation experience at the West-German Heart- and Vascular Center Essen
No full textEinleitung: In der vorliegenden Arbeit berichten wir über die ersten tierexperimentellen und humanen Transkatheteraortenklappenimplantationen (TAVI) unter Verwendung der transapikalen, selbst-expandierbaren Symetis Acurate TA Transkatheterherzklappe am Westdeutschen Herz- und Gefäßzentrum Essen.
Material und Methoden: Diese neuartige Transkatheterherzklappe besteht aus einer procinen Bioprothese, die in einen selbst-expandierbaren Nitinolstent montiert ist und eine anatomisch korrekte, einfache Implantation der Prothese ermöglicht. Zwischen Juli 2010 und April 2015 wurden insgesamt 105 Hochrisikopatienten mit symptomatischer Aortenklappenstenose und/oder Aorteninsuffizienz in die vorliegende Studie eingeschlossen. Klinische und hämodynamische Parameter wurde prospektiv erhoben und gemäß der VARC Definitionen ausgewertet. Die hämodynamische Funktion der Prothese wurde mittels Echokardiographie präoperativ, zum Zeitpunkt von 30 Tagen und nach 12 Monaten bestimmt. Fragestellung: Wie ist die Durchführbarkeit und Handhabung des neuartigen Symetis Acurate TA Systems und die Sicherheit in Bezug auf intra- und postoperative Komplikationen, sowohl im Tiermodell, als auch im Patienten? Wie stellen sich Implantationsergebnisse und hämodynamische Eigenschaften dar, und wie sind die mittel- und langfristigen Ergebnisse im Verlauf über einen Beobachtungszeitraum von 12 Monaten? Ergebnisse: Zunächst konnte die Handhabung und Sicherheit des neuartigen Transkatheterklappensystems in 6 Hausschweinen überprüft werden. Alle 6 Implantationen verliefen erfolgreich und es kam in keinem Fall zu schwerwiegenden Komplikationen. Die Erkenntnis auf eine schnelle Schrittmacherstimulation während der Freisetzung der Prothese verzichten zu können, genauso wie die sichere Implantierbarkeit ohne Vorhandensein einer kalzifizierten Stenose konnte anschließend direkt bei den Implantationen am Patienten angewandt werden. Das mittlere Alter der Patienten betrug 79,0±7,1 Jahre (MW±SD) und 54% der Patienten waren weiblich. Der logistische EuroSCORE war 32,3±13,4% und der STS-Score lag im Mittel bei 6,9±3,0%. Alle bis auf eine Implantation verliefen erfolgreich (99%). Eine Nachdilatation der Prothese war bei 28% notwendig. Der mittlere Druckgradient über der Aortenklappe von präoperativ 41,2±19.3mmHg fiel auf 13,0±6,6mmHg nach 30 Tagen und blieb mit 10,3±5,8mmHg nach 12 Monaten stabil. Die 30-Tage Letalität betrug 3,8% und die Kaplan-Meier-Überlebensrate nach 6- und 12 Monaten betrug 90 und 89%. Innerhalb des Beobachtungszeitraums von 12 Monaten betrug die Schlaganfallsrate 3,8%, die Schrittmacherneuimplantationsrate lag bei 6,6%. Paravalvuläre Leckagen waren bei 59% der Patienten nicht zu beobachten, und bei 37% mild (Grad 1) und 4 % moderat (Grad 2). Kein Patient hatte eine schwere (Grad 3) paravalvuläre Leckage. Schlussfolgerung: Die weltweit erstmalige Anwendung der transapikalen, selbst-expandierbaren 2.-Generations Transkatheterklappe zeigt im akuten Schweinemodell exzellente Ergebnisse. Die monozentrischen Ergebnisse bei Hochrisikopatienten zeigen sehr gute hämodynamische Eigenschaften, eine niedrige Rate an postoperativen paravalvuläre Leckagen und insgesamt sehr gute klinische Ergebnisse über einen Beobachtungszeitraum von 12 Monaten