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Entwicklung eines Expertensystems zur Beeinflussung des Nährstoffgehalts von Mehlkäferlarven (Tenebrio molitor) durch eine automatisierte Prozessführung auf Basis eines nichtinvasiven Nahinfrarot-Messsystems
Get PDFFür Lebens- und Futtermittel stellen Insekten eine nachhaltige Quelle für Proteine und Lipide dar. Der Mehlkäfer (Tenebrio molitor L.) ist ein vielversprechender Kandidat für die kommerzielle Insektenaufzucht und steht im Mittelpunkt dieser Forschungsarbeit.
In der industriellen Aufzucht von Insekten nimmt die Kontrolle der nutritiven Zusammensetzung und die Fütterung der Larven einen Großteil der zeitlichen Ressourcen ein. Daher sind die Insektenproduzenten sehr bestrebt, die Automatisierung der Insektenaufzucht voranzutreiben um eine wirtschaftliche und nachhaltige Produktion zu gewährleisten. Dadurch ergab sich das Hauptziel der vorliegenden Arbeit, ein fuzzybasiertes Expertensystem zur Vorhersage und Überwachung der nutritiven Zusammensetzung lebender Mehlkäferlarven und der darauf basierenden automatisierten Fütterung zu entwickeln, welches gleichzeitig die Steuerung der Aufzucht ermöglicht. Für das Expertensystem und die Vorhersage des Nährwerts der Larven wurde ein nichtinvasives Messsystem entwickelt, basierend auf der Nahinfrarotreflexionsspektroskopie (NIRS), um sowohl den Wassergehalt, also auch den Protein- und Fettgehalt der Larven zu detektieren. Dazu wurden Kalibrierungen bzw. Vorhersagemodelle mit Hilfe von Regressionsanalysen entwickelt. Um die Grundlage und eine umfassende Datenbank für die Prozessführung zu generieren, wurden die Larven in verschiedenen Futtermittelstudien gezielt durch die Fütterung von verschiedenen Substraten mit unterschiedlichem Nährstoffgehalt in ihrer Zusammensetzung beeinflusst und auf ihren Wasser-, Protein- und Fettgehalt, sowie auf die Amino- und Fettsäurezusammensetzung untersucht. Mittels NIRS wurden die Larven lebend vermessen, um auftretende Veränderungen des Wasser- und Nährstoffgehalts in den spektralen Daten festzustellen. Die ermittelten Daten für den Wasser-, Protein- und Fettgehalt wurden mit einem umfangreichen Fuzzy-Regelwerk und hinterlegten Rezepturen für die Futtermittelmischungen verknüpft, wodurch Entscheidungen in Bezug auf die Fütterung vom Expertensystem getroffen und dabei Ist- und Soll-Werte für die hinterlegten Parameter miteinander abgeglichen worden sind.
In dieser Arbeit hatte das für die Aufzucht verwendete Futter einen signifikanten Einfluss auf den Wasser-, Protein- und Fettgehalt, sowie die Amino- und Fettsäurezusammensetzung der Larven. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ergänzung des Futters mit Erbsen- und Reisprotein am besten geeignet ist, um einen hohen Proteingehalt und einen niedrigen Fettgehalt der Larven zu erzielen. Die Regressionsanalyse zeigt jedoch eine schwache Korrelation zwischen dem Proteingehalt der Larven und dem Proteingehalt des Substrats und einen stärkeren Einfluss des Fett- und Kohlenhydratgehalts in der Nahrung auf die nutritive Zusammensetzung der Larven. Zudem wirken sich Substrate mit einem Proteingehalt von über 20 g/100g in der Frischmasse signifikant negativ auf das Wachstum und die Futterverwertung der Larven aus. Außerdem wird gezeigt, dass ein hoher Aminosäuregehalt im Substrat nicht mit einem hohen Aminosäuregehalt in den Larven einhergeht, da auch Kohlenhydrate in der Ernährung der Tiere wesentlich zur Anreicherung von Proteinen beitragen. Ein hoher Fettsäuregehalt des Substrats führt dazu, dass die Larven einen höheren Gehalt an Fettsäuren im Larvenkörper anreichern. Die am häufigsten identifizierten und quantifizierten Fettsäuren sind Palmitin-, Öl- und Linolsäure, welche eine signifikante Korrelation zwischen dem Gehalt ebendieser Fettsäuren im Substrat und der Larve aufzeigen. Ein hoher Fettgehalt in der Nahrung erhöht jedoch den Fettgehalt der Larven nicht signifikant, allerdings tragen Unterschiede im Wassergehalt der Larven zu einem signifikanten Einfluss auf die Gewichtszunahme und den Protein- und Fettgehalt der Larven bei.
Die Experimente weisen ebenfalls darauf hin, dass Mehlkäferlarven die Aufnahme von Makronährstoffen selbst regulieren können und zudem in Abhängigkeit vom Larvenstadium unterschiedliche Nährstoffanforderungen haben, was dazu führt, dass die Tiere abhängig von ihrem Alter die Substrate nach ihrer nutritiven Zusammensetzung auswählen. Zudem sind deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Larvenstadien von Tenebrio molitor in Bezug auf die Nährstoffzusammensetzung vorzuweisen, was sich wiederum auch in den spektralen Daten durch deutliche Unterschiede in den Absorbanzen abzeichnet, welche auf Änderungen im Wasser-, Protein- und Fettgehalt der Larven zurückzuführen sind. Eine exzellente Vorhersagegenauigkeit der erstellten mathematischen Modelle besteht für den Wasser-, Protein- und Fettgehalt der Larven. Es ist zudem möglich, den Amino- und Fettsäuregehalt von Mehlkäferlarven mit hoher Genauigkeit vorherzusagen. Der Test des Expertensystems erfolgte in Echtzeit während des Aufzuchtprozesses, wobei die Larven über einen definierten Zeitraum vom Expertensystem gefüttert wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass der vorab definierte Soll-Wert für den Wasser-, Protein- und Fettgehalt erreicht werden kann. Die vorhergesagten Werte für den Wasser-, Protein- und Fettgehalt der Larven befinden sich im selben Bereich wie die Messwertabweichungen der analytischen Referenzmethoden. Damit kann gezeigt werden, dass sich die entwickelte Messtechnik und die Vorhersagemodelle für die Anwendung in der Praxis eignen. Zudem kann das Verständnis über die Eignung der Substrate und der Makronährstoffanforderungen die Entwicklung optimaler Futtermischungen für die automatisierte Fütterung durch das Ex-pertensystem verbessern, so dass der Einsatz von Tenebrio molitor für die industrielle Massenaufzucht vorangetrieben werden kann.
In einer Zeit, in der die Insektenindustrie versucht, die notwendigen Mengen zu produzieren, um den gegenwärtigen und zukünftigen Marktbedarf für Insekten zu decken, tragen die Ergebnisse dieser Dissertation zum Fortschritt in der Automatisierung der Insektenaufzucht und zur Entwicklung von geeigneten Futtermittelmischungen bei, um die Aufzucht von Mehlkäferlarven zu optimieren. Mit Hilfe des NIR-Expertensystems ist es möglich, die Zusammensetzung der Insekten kontinuierlich zu erfassen und auszuwerten, so dass eine gezielte und automatisierte Fütterung während der Aufzucht erfolgen kann. Zudem bietet das NIR-Expertensystem eine Alternative zu den üblichen chemischen Analysemethoden, die zur Messung der nutritiven Zusammensetzung von Insektenlarven verwendet werden, welches sogar ermöglicht, die Larven in ihrer ursprünglichen, lebenden Form zu analysieren.Insects represents a sustainable source of proteins and lipids for food and feed. The Yellow Mealworm (Tenebrio molitor L.) is a promising candidate for commercial insect rearing and was the focus of this research.
In industrial insect rearing, the control of nutritive composition and feeding of insect larvae occupies a large proportion of time resources. Therefore, insect producers are very engaged to promote the automation of insect rearing to ensure economic and sustainable production. This resulted in the main objective of the present work to develop a fuzzy-based expert system for predicting and monitoring the nutritive composition of living mealworm larvae and feeding the larvae automatically, which enabled the control of the rearing process. For the expert system and the prediction of the nutritional value of the larvae, a non-invasive measurement system was developed, based on near infrared reflectance spectroscopy (NIRS), to detect the water as well as the protein and fat content of the larvae. For this purpose, calibrations and prediction models were developed using regression analysis. In order to generate a comprehensive database for process control, the larvae were specifically influenced in their composition by feeding different substrates with different nutrient content and were examined for their water, protein and fat content, as well as amino and fatty acid composition. NIRS was used to measure the larvae alive in order to detect any changes in water and nutrient content in the spectral data. The data obtained for water, protein and fat content were linked to a comprehensive set of fuzzy rules and stored recipes for the feed mixtures, whereby decisions regarding feeding were made by the expert system and actual and target values for the stored parameters were compared with each other.
In this work, the feed used for rearing had a significant effect on the water, protein and fat content, as well as amino and fatty acid composition of the larvae. The results showed that supplementing the diet with rice protein was the best way to achieve a larva high in protein and low in fat. However, regression analysis showed a weak correlation between larval protein content and substrate protein content and a stronger effect of dietary fat and carbohydrate content on larval nutritive composition. In addition, substrates with protein content higher than 20 g/100g on a fresh weight basis had a significant negative effect on larval growth and feed conversion. It was also shown that a high amino acid content in the substrate was not accompanied by a high amino acid content in the larvae, since carbohydrates in the diet also contributed significantly to the accumulation of proteins. A high fatty acid content of the substrate resulted in accumulating a higher content of fatty acids in the larval body. The most identified and quantified fatty acids were palmitic, oleic and linoleic acids, which showed a significant correlation between the nutrient content of the substrate and the larva. However, a high fat content in the diet did not significantly increase the fat content of the larvae, but differences in the water content of the larvae contributed to a significant effect on the weight gain and the protein and fat content of the larvae.
The experiments also indicated that mealworm larvae can self-regulate the uptake of macronutrients and also have different nutrient requirements depending on the larval instar, which led the larvae selecting substrates depending on their age. In addition, there were significant differences between the different larval instars of Tenebrio molitor in terms of nutrient composition, which in turn was also reflected in the spectral data by significant differences in the absorbances, which were due to changes in the water, protein and fat content of the larvae. Excellent prediction accuracy of the mathematical models was achieved for the water, protein and fat content of the larvae. It was also possible to predict the amino and fatty acid content of mealworm larvae with high accuracy. The test of the expert system was performed in real time during the rearing process, with the larvae fed by the expert system for a defined period of time. The results showed that the predefined target value for water, protein and fat content could be achieved. The predicted values for the water, protein and fat content of the larvae were in the same range as the measured value deviations of the analytical reference methods. Therefore, it could be shown that the devel-oped measurement technique and the prediction models are suitable for practical applica-tion. In addition, the understanding of the suitability of the substrates and the macronutri-ent requirements could improve the development of optimal feed mixtures for automated feeding by the expert system, so that the use of Tenebrio molitor for industrial mass rearing can be advanced.
At a time when the insect industry is trying to produce the necessary quantities to meet the current and future market demand for insects, the results of this thesis contribute to the progress in the automation of insect rearing and the development of suitable feed mixtures to optimize the rearing of mealworm larvae. With the NIR expert system, the composition of the insects can be continuously recorded and evaluated so that targeted and automated feeding can be performed during rearing. In addition, the NIR expert system offers an alternative to the usual chemical analysis methods used to measure the nutritional composition of insect larvae, which even makes it possible to analyse the larvae in their original, living form
Body weight trajectories from midlife are associated with cognitive decline in advanced age
Get PDFFluctuations in body weight may impact cognitive decline, but current evidence is inconclusive. The aim of this study is to investigate associations between body weight trajectories from midlife to later life and cognitive decline. This retrospective study analyzed harmonized data from two population-based longitudinal studies, the Progetto Veneto Anziani and the Italian Longitudinal Study of Aging, encompassing baseline and two follow-up assessments over 9 years. Weight changes were recorded from baseline to the last available follow-up or from 50 years (self-reported data) to the last available follow-up. Cognitive function was assessed using the Mini-Mental State Examination (MMSE), and cognitive decline was defined as experiencing a MMSE change from baseline to the follow-up within the lowest quartile of the change distribution in the total sample. In a sample of 3852 individuals (46% females, age 65–96 years at baseline), we investigated the impact of weight change on cognitive decline with two sets of analyses. First, using weight measurements obtained during old age, growth mixture modelling identified three weight trajectories: decreasing, stable, and increasing. None of these trajectories was significantly associated with cognitive decline. Second, we considered weight at age 50 as the baseline assessment to capture weight changes from midlife. Among the three trajectories detected (increasing, stable, and decreasing), the decreasing trajectory was significantly associated with a higher likelihood of cognitive decline in males (HR 1.44, 95% CI 1.06–1.94) and females (HR = 1.37, 95%CI 1.23–1.67), whereas the increasing trajectory was associated with cognitive decline only in females (HR = 1.33, 95%CI 1.01–1.76). These results suggest that changes in body weight from middle to older age are associated with cognitive decline in advanced age. Since body weight is influenced by multiple factors, a broader assessment of health—including metabolic, vascular, behavioral, and social dimensions—should be considered in both research and clinical settings.Open access funding provided by Karolinska Institute.Karolinska Institut
Validity of IMUs in Comparison to a Marker-Based-Motion Capture System for Spatio-Temporal Parameters During Wheelchair Propulsion
Get PDFBackground: Manual wheelchair propulsion is often associated with pain in the upper extremities. Recording spatio-temporal parameters can optimize movement patterns and prevent injuries. This study compares a marker-based camera system with inertial measurement units to validate their use in wheelchair propulsion on a test stand. Methods: Spatio-temporal parameters of 27 manual wheelchair users propelling at three self-selected speeds (slow, normal, fast) were simultaneously recorded using a marker-based camera system and inertial measurement units, and subsequently compared between both systems. Results: A high correlation was observed among all spatio-temporal parameters ( ρ > 0.992). The biases for the start time of hand contact with the pushrim (−0.02 ± 0.02 s), hand release from the pushrim (−0.02 ± 0.01 s), and push length (−0.45 ± 21.45 ms) were slightly overestimated, while recovery length (0.54 ± 21.02 ms), cycle speed (2.37 ± 2.67°/s), and push angle (1.75 ± 4.14°) were slightly underestimated. No bias was found for propulsion frequency. Conclusions: The spatio-temporal parameters recorded using inertial measurement units are suitable for the evaluation of manual wheelchair propulsion and can be used in a clinical context. The low acquisition costs and simple installation process may increase the use of inertial measurement units in the future.Funded by the Open Access Publishing Fund of the University of Bayreuth.Open Access Publishing Fund of the University of Bayreut
Analyse individueller und umweltbedingter Einflussfaktoren auf den Erfolg von (neuen) Unternehmen
No full textOver the last decades, entrepreneurship has developed into a rich and manifold field of research. The concept of entrepreneurial opportunities has provided a foundation for this development and ever since, numerous directions of research have emerged. The question of ‘why some new ventures are successful, while the majority is not’, has become central to the field of entrepreneurship (Davidsson, Delmar, & Wiklund, 2006; Delmar, Davidsson, & Gartner, 2003; Eckhardt & Shane, 2011). This thesis therefore focuses on various factors that influence new venture success.
The first study of this thesis provides a holistic overview of individual, organizational, and environmental factors on the broader concept of entrepreneurial opportunities. In addition to providing an extensive overview, I also derive promising directions for future research that would further enhance the research field. I will address parts of these directions in the following empirical studies of this thesis. In particular, study two, three, and four focus on specific individual and environmental factors that influence the exploitation of entrepreneurial opportunities and thus new venture success.
The second study focuses on two environmental factors that influence new venture success. More specifically, the study investigates the effect of new ventures’ market entry timing and geographical context on new venture success. Based on the concepts of the diffusion of innovations and technology acceptance, my co-authors and I argue that the amount of new ventures that focus on a certain technology over time proceeds as a technology wave. We empirically evidence that a higher temporal distance to the peak of a technology wave negatively affects new venture success. We thus show that new ventures, which are founded around the peak of a technology wave are more likely to be successful. In addition, we use the uncertainty avoidance level of geographical regions as a moderator. We show that regions with a low level of uncertainty avoidance mitigate the relationship between new venture timing within a technology wave and new venture success. In contrast, regions with a high level of uncertainty avoidance intensify the relationship between new venture timing within a technology wave and new venture success.
The third study focuses on an environmental and an individual factor that influence new venture success. My co-authors and I show that new ventures with high attention to sustainability differentiate themselves from competitors, benefit from the heightened legitimacy of the green sector, and thus are more successful. However, new ventures with low attention to sustainability have their success negatively impacted, as investors view this focus on sustainability as a costly distraction. In addition, we show that this relationship is moderated by founders’ prior work experience. Founders with a high level of prior work experience are better able to evaluate and prioritize worthwhile activities. Consequently, they are better able to convince investors of the new ventures’ legitimacy (Baum & Silverman, 2004; Delmar & Shane, 2006; Rao, Chandy, & Prabhu, 2008).
The fourth study focuses on an individual factor that influences (new) venture success. In particular, my co-authors and I investigate the effect of narcissism on firm performance. Entrepreneurship research that examines the effect of narcissism is extremely underdeveloped (Cragun, Olsen, & Wright, 2020; Navis & Ozbek, 2016). Therefore, we draw on established research from upper echelons theory and chief executive officer narcissism (e.g., Buyl, Boone, & Wade, 2019; Chatterjee & Pollock, 2017; Hambrick, 2007; Hambrick & Mason, 1984) and develop a novel narcissism measurement. Our novel narcissism index measures narcissism by analyzing information from LinkedIn profiles of individual top executives. The newly-established narcissism index provides a valuable measurement construct that can be used in entrepreneurship research to determine founders’ narcissism as an individual factor influencing new venture success.In den letzten Jahrzehnten hat sich Entrepreneurship zu einem reichhaltigen und vielseitigen Forschungsgebiet entwickelt. Das Konzept der ‘Entrepreneurial Opportunities’ hat eine grundlegende Basis für diese Entwicklung geschaffen und seither sind zahlreiche Forschungsrichtungen entstanden. Die Frage, warum einige neue Unternehmen erfolgreich sind, während die Mehrheit nicht erfolgreich ist, ist zu einem zentralen Thema im Bereich des Entrepreneurships geworden (Davidsson, Delmar, & Wiklund, 2006; Delmar, Davidsson, & Gartner, 2003; Eckhardt & Shane, 2011). In dieser Arbeit werden daher verschiedene Faktoren untersucht, die den Erfolg neuer Unternehmen beeinflussen.
Die erste Studie dieser Arbeit bietet einen umfassenden Überblick über die individuellen, organisationalen und umweltbezogenen Faktoren, die das übergeordnete Konzept der ‘Entrepreneurial Opportunities’ beeinflussen. Neben einem ganzheitlichen Überblick leite ich auch wegweisende Richtungen für zukünftige Forschung ab, die das Forschungsfeld weiter verbessern würden. Auf Teile dieser Implikationen werde ich in den folgenden empirischen Studien dieser Arbeit eingehen. Insbesondere die Studien zwei, drei und vier konzentrieren sich auf spezifische individuelle und umweltbedingte Faktoren, die den Erfolg neuer Unternehmen beeinflussen.
Die zweite Studie konzentriert sich auf zwei umweltbedingte Faktoren, die den Erfolg neuer Unternehmen beeinflussen. Genauer gesagt, untersucht die Studie die Auswirkungen des Zeitpunkts des Markteintritts und des geografischen Kontexts auf den Erfolg neuer Unternehmen. Basierend auf den Konzepten der Diffusion von Innovationen und der Technologieakzeptanz, argumentieren meine Koautoren und ich, dass die Anzahl der neuen Unternehmen, die sich auf eine bestimmte Technologie konzentrieren, im Laufe der Zeit als Technologiewelle verläuft. Wir weisen empirisch nach, dass sich ein größerer zeitlicher Abstand zum Höhepunkt einer Technologiewelle negativ auf den Erfolg neuer Unternehmen auswirkt. Wir zeigen somit, dass Neugründungen, die um den Höhepunkt einer Technologiewelle herum gegründet werden, erfolgreicher sind. Darüber hinaus verwenden wir den Grad der Unsicherheitsvermeidung von geografischen Regionen als Moderator. Wir zeigen, dass Regionen mit einem niedrigen Grad an Unsicherheitsvermeidung die Beziehung zwischen dem Zeitpunkt der Gründung von Unternehmen innerhalb einer Technologiewelle und dem Unternehmenserfolg abschwächen. Im Gegensatz dazu verstärken Regionen mit einem hohen Grad an Unsicherheitsvermeidung den Zusammenhang zwischen dem Zeitpunkt der Gründung von Unternehmen innerhalb einer Technologiewelle und dem Unternehmenserfolg.
Die dritte Studie konzentriert sich auf einen umweltbedingten und einen individuellen Faktor, die den Erfolg neuer Unternehmen beeinflussen. Meine Koautoren und ich zeigen, dass sich neue Unternehmen, die der Nachhaltigkeit große Aufmerksamkeit schenken, von ihren Konkurrenten abheben, von der erhöhten Legitimität des grünen Sektors profitieren und daher erfolgreicher sind. Dagegen wird der Erfolg von neuen Unternehmen, die der Nachhaltigkeit nur wenig Aufmerksamkeit schenken, negativ beeinflusst, da Investoren diesen Fokus auf Nachhaltigkeit als kostspieliges Vergnügen betrachten. Darüber hinaus zeigen wir, dass diese Beziehung durch die vorherige Berufserfahrung der Gründer moderiert wird. Gründer mit einem hohen Maß an Berufserfahrung sind besser in der Lage, wertschöpfende Tätigkeiten zu erkennen und zu priorisieren. Folglich sind sie besser in der Lage, Investoren von der Legitimität ihres neuen Unternehmens zu überzeugen (Baum & Silverman, 2004; Delmar & Shane, 2006; Rao, Chandy, & Prabhu, 2008).
Die vierte Studie konzentriert sich auf einen individuellen Faktor, der den Erfolg von (neuen) Unternehmen beeinflusst. Insbesondere untersuchen meine Koautoren und ich die Auswirkungen von Narzissmus auf den Unternehmenserfolg. Entrepreneurship-Forschung, die die Auswirkungen von Narzissmus untersucht, ist äußerst unterentwickelt (Cragun et al., 2020; Navis & Ozbek, 2016). Daher stützen wir uns auf die etablierte Forschung zur Upper Echelons Theorie und zum Narzissmus von Chief Executive Officers (z. B. Buyl, Boone, & Wade, 2019; Chatterjee & Pollock, 2017; Hambrick, 2007; Hambrick & Mason, 1984) und entwickeln ein neuartiges Narzissmus-Messkonstrukt. Unser neuartiger Narzissmus-Index misst Narzissmus durch die Analyse von Informationen aus LinkedIn-Profilen einzelner Top-Führungskräfte. Dieser neu entwickelte Narzissmus-Index bietet ein wertvolles Messkonstrukt, das in der Entrepreneurship-Forschung verwendet werden kann, um den Narzissmus von Gründern als individuellen Einflussfaktor auf den Erfolg neuer Unternehmen zu bestimmen
The frequency of post-COVID-19 condition and its clinical relevance after COVID-19 disease of employees in facilities of preschool childcare
Get PDFEnergy Requirements for Sustainable Olefin Production From CO2 via Electro‐ or Thermal Catalysis
Get PDFDirect electrochemical CO2 reduction as well as water electrolysis (WEL) combined with hydrogenation of CO2 to methanol (MeOH) and subsequent conversion to olefins are emerging as two possible pathways for sustainable olefin production. We provide an assessment of both routes such that they can be compared in terms of energy efficiency and projected costs. Through a sensitivity analysis, we identify bottlenecks and offer targets to achieve by catalysis design and engineers. At the current state, the electrocatalytic CO2 reduction has a much lower energy efficiency, requiring major improvements in the resulting overall cell potential and achieved faradaic efficiency. The MeOH route is mainly hampered by the overpotential required for WEL and the selectivity of olefin production, resulting in 50 kWh kg−1 of olefin.This study compares two pathways for sustainable olefin production: direct electrochemical CO2 reduction and water electrolysis followed by CO2 hydrogenation to methanol and conversion to olefins. We analyze energy efficiency and costs, identifying bottlenecks. Direct CO2 reduction demands better cell potential and faradaic efficiency, while methanol conversion suffers from high overpotentials and olefin selectivity issues. imageHelmholtz Association 10.13039/501100009318Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst 10.13039/50110002171
Wärmetransport im katalytischen Mehrphasenreaktor für die Dehydrierung von flüssigen organischen Wasserstoffträgern
Get PDFIn this work, the continuous dehydrogenation of the LOHC carriers perhydro-benzyltoluene and perhydro-dibenzyltoluene in a catalytic tubular reactor was investigated. Due to product gas evolution, the multiphase reaction is accompanied by an enormous volume expansion, evaporation of the liquid LOHC mixture and, consequently, complex hydrodynamic properties in the catalyst bed. In order to understand the heat input in reactions with these characteristics and to determine modelling parameters for the design of large-scale dehydrogenation reactors, heat transport experiments were carried out under reactive conditions. The experimental data was evaluated using an empirical model that calculates the heat consumption by reaction, convection and evaporation in the reactor and solves it with regard to the hydrodynamic properties as well as local and global heat transport coefficients. Conducting the experiments with two different LOHC systems allowed to analyse the influence of the evaporation tendency of a carrier on the boundary conditions of heat transport.In dieser Arbeit wurde die kontinuierliche Dehydrierung der LOHC-Träger perhydro-Benzyltoluol und perhydro-Dibenzyltoluol im katalytischen Rohrreaktor untersucht. Die Mehrphasenreaktion geht aufgrund der Gasentstehung mit einer enormen Volumenexpansion, Verdampfung des flüssigen LOHC-Gemisches und folglich äußerst komplexen hydrodynamischen Eigenschaften einher. Um den Wärmeeintrag in Reaktionen mit diesen Charakteristika zu verstehen und Modellparameter für die Auslegung von großtechnischen Dehydrierreaktoren zu bestimmen, wurden Wärmetransportexperimente unter reaktiven Bedingungen durchgeführt. Die experimentellen Daten wurden anschließend mit einem empirischen Modell ausgewertet, das den Wärmeverbrauch durch Reaktion, Konvektion und Verdampfung im Reaktor berechnet und hinsichtlich der hydrodynamischen Eigenschaften sowie lokalen und globalen Wärmetransportkoeffizienten löst. Die Durchführung der Experimente mit zwei verschiedenen LOHC-Systemen ermöglichte es insbesondere, den Einfluss der Verdampfungsneigung eines Trägers auf die Randbedingungen des Wärmetransports zu analysieren
The effect of whole-body electromyostimulation on visceral adipose tissue volume in overweight-to-obese adults with knee osteoarthritis: A randomized controlled study
Get PDFIntroduction Physical exercise favorably affects visceral adipose tissue (VAT), which is a risk factor for cardiometabolic diseases. However, many people are unable or unwilling to conduct frequent and intensive exercise programs that have favorable effects on VAT. The present study aimed to determine the effect of time-efficient and joint-friendly whole-body electromyostimulation (WB-EMS) technology on VAT volume in overweight-to-obese adults with osteoarthritis of the knee. Methods In total, 46 women and 26 men (58.4 ± 7.0 years; BMI: 30.2 ± 4.2 kg/m 2 ) with femuro-tibial knee osteoarthritis were randomly allocated to WB-EMS (n = 36) with 1.5 × 20 min/week for 29 weeks or a usual care control group (CG: n = 36) with six sessions of physiotherapy. Magnetic resonance imaging (MRI) using a non-contrast enhanced two-point Dixon gradient echo volumetric interpolated breath-hold examination determined the VAT from mid L2 to mid L3. Results In summary, VAT volume increased non-significantly in the CG (p = 0.246) and decreased non-significantly in the WB-EMS group (p = 0.143). We failed to determine significant WB-EMS-induced effects, i.e., group differences for absolute changes in the VAT volume (p = 0.090). However, we observed gender differences with significantly higher effects in men than in women (p = 0.032). Discussion We conclude that low volume, non-superimposed WB-EMS is not a perfect tool for decreasing VAT, particularly in overweight-to-obese women
Co‐Doping Approach for Enhanced Electron Extraction to TiO2 for Stable Inorganic Perovskite Solar Cells
Get PDFInorganic perovskite CsPbI3 solar cells hold great potential for improving the operational stability of perovskite photovoltaics. However, electron extraction is limited by the low conductivity of TiO2, representing a bottleneck for achieving stable performance. In this study, a co‐doping strategy for TiO2 using Nb(V) and Sn(IV), which reduces the material's work function by 80 meV compared to Nb(V) mono‐doped TiO2, is introduced. To gain fundamental understanding of the processes at the interfaces between the perovskite and charge‐selective layer, transient surface photovoltage measurements are applied, revealing the beneficial effect of the energetic and structural modification on electron extraction across the CsPbI3/TiO2 interface. Using 2D drift‐diffusion simulations, it is found that co‐doping reduces the interface hole recombination velocity by two orders of magnitude, increasing the concentration of extracted electrons by 20%. When integrated into n–i–p solar cells, co‐doped TiO2 enhances the projected TS80 lifetimes under continuous AM1.5G illumination by a factor of 25 compared to mono‐doped TiO2. This study provides fundamental insights into interfacial charge extraction and its correlation with operational stability of perovskite solar cells, offering potential applications for other charge‐selective contacts.TiO2 is highly relevant in photoelectrochemistry, (photo)catalysis, and sensor applications, where high conductivity is crucial. Herein, a co‐doping strategy for TiO2 using Nb(V) and Sn(IV) is developed, enhancing electron extraction from perovskite and improving solar cell efficiency and stability. Using transient surface photovoltage and drift‐diffusion simulations, buried interfaces are characterized and critical charge transport parameters for optoelectronic advancements are extracted.image© 2025 WILEY‐VCH GmbHHORIZON EUROPEDeutsche Forschungsgemeinschaft 10.13039/501100001659Programme d’Investissement d’AvenirBundesministerium für Bildung und Forschung 10.13039/501100002347Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschut
Disease Pattern, Management and Outcome of Patients with Gastrointestinal Stromal Tumor
Get PDFHintergrund:
Gastrointestinale Stromatumoren (GISTs) sind seltene Neubildungen, die nur 0,1% bis 3% aller bösartigen gastrointestinalen Tumoren ausmachen. Trotzdem stellen sie das häufigste Sarkom dar und machen 80% der gastrointestinalen mesenchymalen Neubildungen aus. GISTs entstehen aus den interstitiellen Zellen von Cajal (ICC) oder deren Vorläufern. Die Mehrheit von ihnen (> 95%) exprimiert das CD 117 Antigen (c-Kit) oder den Alpha-Platelet-Derived Growth Factor-Rezeptor (PDGFRA). Es wird angenommen, dass die verlängerte Aktivierung der Tyrosinkinase aufgrund einer wechselseitig ausschließenden genetischen Mutation von CD 117 oder PDGFRA die Ursache für ihre Entstehung ist. Der Tumor kann mit oder ohne Symptome auftreten. Wenn Symptome auftreten, ist die häufigste Beschwerde eine Blutung des Magen-Darm-Trakts (GI). Eine vollständige chirurgische Resektion ohne Tumorruptur bleibt die einzige potenziell kurative Behandlung. Ziel dieser Studie war es, das Krankheitsmuster und die Behandlungsergebnisse von Patienten mit GIST die in den Jahren 2011 bis 2022 in der Chirurgie-Klinik am Universitätsklinikum Erlangen behandelt wurden, auszuwerten und mit der vorhandenen Literatur zu vergleichen.
Methoden:
Es wurde eine retrospektive, deskriptive Studie über Patienten, die zwischen 2011 und 2022 aufgrund eines GIST in der Chirurgischen Klinik des Universitätsklinikums Erlangen behandelt wurden, durchgeführt. Insgesamt wurden 112 Patienten eingeschlossen. Die demografischen Merkmale, die klinisch-pathologischen Befunde sowie die Behandlungsergebnisse der Patienten wurden erfasst und analysiert.
Ergebnisse:
Bei den 112 eingeschlossenen Patienten lag das Durchschnittsalter bei 68.9 Jahren. Der jüngste Patient war 41 Jahre alt, der älteste 95 Jahre. Es bestand eine männliche Dominanz im Patientenkollektiv und eine signifikante Anzahl von Fällen (45,5%) wurden als Zufallsdiagnose diagnostiziert. Der Magen war die häufigste GIST-Lokalisation (60.7%), gefolgt vom Dünndarm (34.8%) und vom Rektum (2.7%). Die meisten Patienten präsentierten sich bei primärer Diagnose ohne Metastasen (77.7%). Bei vorhandenen Metastasen war die Leber am häufigsten betroffen (48.4%). Bei 60 Patienten (53%) wurde eine alleinige Resektion und bei 15 Patienten (13.5%) eine neoadjuvante Therapie gefolgt von einer Resektion durchgeführt. 33 (30.0%) der Patienten erhielten eine Resektion mit adjuvanter Therapie. 4 (3.5%) der Patienten erhielten nur eine Thyrosinkinase-Inhibitoren (TKI)-Therapie. CD 117 und DOG-1 waren die häufigsten immunhistochemischen Färbungstypen unter den Patienten. Der häufigste histologische Subtyp war der spindelförmige, der seltenste der gemischte Typ. Die häufigste Mutation war die c-Kit-Mutation im Exon 11. Vier Patienten wiesen den Wildtyp auf. Zum Untersuchungszeitpunkt waren 20 der 112 Patienten (18%) verstorben. Das mediane Überleben lag bei 168 Monate. Die zufällig diagnostizierte GIST zeigte ein besseres Ergebnis als symptomatische GIST (Überlebenszahlen=46, n=51, p=0.09). Die Krankheitsfolge war schlechter, da die Tumorgröße zunahm (p = 0.02). Ein schlechteres Krankheitsbild wurde mit zunehmendem Alter beobachtet. Dies zeigte sich bei den Patienten ab 80 Jahren (p= 0.007). Patienten, die sich einer Operation unterzogen, zeigten eine bessere Prognose (Überlebenszahlen=53, n=60, p=0.001). Patienten mit reduziertem Albumin hatten eine signifikant niedrigere Überlebenszeit (Überlebenszahlen=18, n=25, p=0.02) im Vergleich zu denen mit normalem Albumin (Überlebenszahlen=73, n=86). Das Vorhandensein von Metastasen reduzierte die Überlebensrate (Überlebenszahlen=17, n=27, p= 0.03), das Vorhanden von synchronen und metachronen Tumoren reduzierte die Überlebensrate (Überlebenszahlen=14, n=21, p= 0.03). Patienten mit dem spindelförmigen Subtyp wiesen eine bessere Prognose auf (Überlebenszahlen=71, n=82, p=0.034). Patienten mit einem erhöhten CRP-Wert zeigten eine reduzierte Überlebensrate, die jedoch statistisch unbedeutend war (Überlebenszahlen=29, n=40, p=0.05). Patienten mit lokalem Rezidiv zeigten eine schlechtere Prognose, die ebenfalls statistisch unbedeutend war (Überlebenszahlen=14, n=21, p=0.2). Auch bei Patienten mit niedrigem Hämoglobin war eine statistisch unbedeutende Überlebensreduktion zu beobachten (Überlebenszahlen=49, n=64, p=0.05). Patienten mit GI-Obstruktion, Bauchschmerzen und abdomineller Distension zeigten schlechtere Ergebnisse, während diejenigen mit GI-Blutungen das beste Ergebnis zeigten (p= 0.001). Patienten, die sich mit duodenalem GIST und gastrischem GIST präsentierten, zeigten bessere Ergebnisse (p= 0.001). Es gab jedoch keinen statistisch signifikanten Unterschied im Krankheitsverlauf, wenn die verschiedenen GIST des Dünndarms als Einheit zusammengefasst und mit dem Magen-GIST verglichen wurden (p=0.08).
Schlussfolgerung:
Die demographischen, diagnostischen und therapeutischen Ergebnisse unserer Analyse sind im Einklang mit der bestehenden Literatur. Die Zunahme des Alters und der Tumorgröße, das Vorhandensein von Symptomen, Metastasen, synchronen/metachronen Tumor und lokales Rezidiv wurden als negative prognostische Faktoren identifiziert. Erhöhte CRP, niedriges Hämoglobin und Albumin wurden ebenfalls als negative prognostische Faktoren identifiziert. Andererseits wurden Asymptomatik bei Diagnosestellung, die Anwendung einer Operation ohne Tumorruptur, das Vorhandensein des Spindelsubtyps und die Lage des Tumors im Magen oder Zwölffingerdarm als günstige prognostische Faktoren identifiziert. Es gab jedoch keinen statistisch signifikanten Unterschied im Ergebnis, wenn die gastrische GIST mit der kleinen intestinalen GIST als Einheit verglichen wurde. Dies impliziert, dass die genaue Lokalisation des GIST im Dünndarm eine prognostische Aussage über den Tumor erlaubt, auch wenn GIST im Dünndarm insgesamt als schlechter eingestuft wird