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Cluster-clean-label: an interactive machine learning approach for labeling high-dimensional data
(2020)
Two-Level Classification of Chronic Stress Using Machine Learning on Resting-State EEG Recordings
(2020)
Entwicklung & Erprobung eines Getriebes für elektromobile Sonderfahrzeuge/Multifunktionsfahrzeuge
(2020)
Qualitative Erhebung
(2020)
Besonderheiten der Didaktik der Service-Mathematik innerhalb der Didaktik der Hochschulmathematik
(2019)
Organische Chemie
(2020)
Adding evidence of the effects of treatments into relevant Wikipedia pages: a randomised trial
(2020)
Dieser Leitfaden soll Ihnen helfen:
• Nachhaltige Alternativen in Betracht zu ziehen
• Den Ressourcenverbrauch zu reduzieren
• Verträge so zu strukturieren, dass sie die Ziele der nachhaltigen Entwicklung fördern
• Potentielle Budgeteinsparungen zu identifizieren
• Ihr Publikum über das Thema Nachhaltigkeit zu informieren
Myopie-Management
(2021)
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, einen Workflow für den Bereich Myopie-Management, anhand internationalen Guidelines zu erstellen. Für die verschiedenen Myopie-Management-Maßnahmen werden hierfür effiziente Musterprozesse herausgearbeitet. Diese sollen als Leitfaden dienen und für Augenoptiker*innen und Optometrist*innen, welche sich im Bereich Myopie-Management spezialisieren, ein erfolgreiches und zukunf tsfähiges Geschäftsmodell mit effizienten Arbeitsschritten generieren. Zudem sollen die Mindestanforderungen in Aus- und Weiterbildung, Ausstattung und Räumlichkeiten aufgezeigt werden, um ein detaillierten Überblick zu geben.
„Gelernt ist längst nicht mehr gelernt”- Weiterbildung und Qualifizierung sind der Schlüssel für die Arbeit von morgen, erklärte Bundesarbeitsminister Hubertus Heil am 21.11.2019. „Die Beschäftigten von heute müssen auch die Arbeit von morgen machen können”, lautete der zentrale Satz, mit dem Hubertus Heil den Grundstein für die Debatte legte. Durch den digitalen Wandel der Arbeitswelt werden sich Berufe, Tätigkeiten und Qualifikationsprofile massiv verändern. „Lebenslanges Lernen” dürfe dabei aber nicht als Bedrohung wahrgenommen werden. (1) Um das Wissen und Können auf dem neuesten technologischen Stand zu halten, wird Weiterbildung immer wichtiger, nicht nur für Geringqualifizierte, sondern auch für Fachkräfte. (2) Moderne Geräte führen heute für den*die Kunden*Kundin unterschiedliche Screenings durch und messen zeitgleich die Sehstärke unter Tag- und Nachtbedingungen. Tragbare Funduskameras ermöglichen ohne Pupillenerweiterung das Erkennen und Überwachen von Netzhauterkrankungen. (3) All diese Geräte sind einfach und ohne besondere Qualifikation zu bedienen. Trotz der zunehmenden telemedizinischen Unterstützung ist eine fundierte optometrische Ausbildung unentbehrlich um sich nicht von dieser telemedizinischen Unterstützung abhängig zu machen oder noch bedenklicher, den*die Kunden*Kundin mit Halbwissen vermeintliche Sicherheit über seinen*ihren Gesundheitszustand zu vermitteln. Auch befinden wir uns mitten im demografischen Wandel. Die steigende Zahl älterer Menschen bedeutet nicht nur ein Anstieg von Brillenträgern, sondern auch eine Zunahme an altersbedingten Veränderungen am Auge. (4) Gleichzeitig nimmt die Zahl der Augenärzte stetig ab, ab von den großen Städten herrscht in der Augenheilkunde ein großer Ärztemangel. (5) Der*die Augenoptiker*in Zukunft wird zunehmend in den Bereich Früherkennung und Prävention miteinbezogen. Dazu benötigt er*sie entsprechende Kenntnisse und Qualifikationen eines*einer Optometristen*in, um diese optometrischen Dienstleistungen anbieten zu können. Die zunehmende Digitalisierung ermöglicht zusätzlich nützliche persönliche und kompetente Beratung auf hohen fachlichen Niveau. Diese Masterthesis gibt einen Überblick über die aktuelle Ausbildungssituation und welche berufsbegleitenden Weiterbildungsmöglichkeiten für Augenoptikergesellen*innen, Augenoptikermeister*innen, Staatlich geprüfte Augenoptiker*innen und Dipl.-Ing. für Augenoptik (FH) in Deutschland zur Verfügung stehen.
Die Augenoptikbranche befindet sich beim Umbruch in die digitale Zeit, und deren neue Methoden, noch am Anfang. Nur zwei Prozent der Brillen in Deutschland werden ausschließlich online gekauft. Daher wird in allen Bereichen der Augenoptik (z.B. Zentrierung, Fassungsauswahl, etc.) an digitalen Lösungen gearbeitet. Teilweise ist bereits jetzt schon eine Onlinekundenbetreuung durch das Einsetzten von digitalen Medien, z.B. Videoanleitungen, möglich. Videoanleitungen können von Kunden zu jedem Zeitpunkt an jedem Ort abgerufen werden. Durch diese Flexibilität genießt der Kunde eine Kundenbetreuung vergleichbar mit anderen Marktbranchen, die bereits vollständig im Onlinehandel angekommen sind. Hierbei ist es wichtig die Individualität einer Brille nicht aus den Augen zu verlieren und speziell auf diese einzugehen. In dieser Arbeit ist ein digitales Konzept ausgearbeitet, welches sich aus einem Aufbauschema der Videos, Skripten, Drehbüchern und den daraus entstehenden Videos zusammensetzt. Durch verschiedene Videoanleitungen bietet es Lösungen für Probleme beim Brillensitz mit dem Ziel, dass diese, unabhängig von Ort und Zeit, selbstständig durch den Kunden gelöst werden können.
Ziele: Mithilfe des in dieser Arbeit entwickelten Konzeptes soll die Sehleistung noch einfacher ermittelt werden. Hierfür soll das plusoptiX Binokular Autorefraktometer so weit verändert werden, dass es zusätzlich zum Ermitteln der Sehleistung genutzt werden kann. Methodik: Es wurden 212 Probanden im Alter von drei bis fünfzehn Jahren untersucht. Die Sehleistung wurde zum einen anhand der LEA Symbole ermittelt und zum anderen mithilfe des in dieser Arbeit entwickelten Konzeptes. Ergebnisse: In wenigen Fällen kam es zu einer Abweichung von einer Visusstufe. Hierbei lässt sich keine Tendenz feststellen mit welchem Verfahren die Probanden größere Schwierigkeiten hatten. Die Standardabweichung liegt bei den Probanden ohne Korrektur bei 0,35. Die Probanden mit Korrektur haben eine Standardabweichung von 0,44. Der durchschnittliche Nahvisus liegt bei 0,8. Zusammenfassung: Es lässt sich sagen, dass die Ermittlung der Sehleistung anhand dieses Konzeptes sehr gut durchführbar ist. Der Ablauf und die Eingabemaske lassen sich im weiteren Verlauf noch verbessern. Des Weiteren kann dieses Konzept langfristig für weitere Bereiche wie Myopie Management und Visual Training weiterentwickelt werden.
The use of computers spread among the population, both for work and leisure purposes. This poses an increased risk factor for dry eye disease, a multifactorial disease influencing the surface of the eye. With the recent increasing usage of head-mounted displays, it is critical to determine whether or not they have the same impact on the tear film as conventional screens.
Um Kunden langfristig einen optimalen Seh- und Tragekomfort gewährleisten zu können, ist die exakte anatomische Anpassung der Brillenfassung ebenso wichtig
wie die genaue Brillenglaszentrierung und die detaillierte Refraktionsbestimmung. Voraussetzung für eine gute anatomische Anpassung ist, dass der Augenoptiker die Eigenschaften des jeweiligen Brillenfassungsmaterials kennt und weiß, wie er das Material optimal handhaben sollte. Da besonders bei Kunststofffassungen für den Augenoptiker nicht immer klar ersichtlich ist, welches Grundmaterial verwendet
wurde und welche Materialeigenschaften und Handhabungsempfehlungen damit verbunden sind, beschäftigt sich diese Bachelorthesis mit den klassischen und neuartigen nichtmetallischen organischen und anorganischen
Brillenfassungsmaterialien, die momentan auf dem Markt verwendet werden.
Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit "Race Conditions", auf Deutsch "Wettlaufsituationen", in Webanwendungen. Bei dieser Art von Schwachstelle lassen sich durch einen Angreifer unvorhergesehene Zustände, in Folge von überschneidenden und parallelen Programmcodesequenzen, kreieren. Durch geschicktes Ausnutzen dieser Zustände können sich damit Vorteile verschafft werden, wie das Umgehen von Anti-Brute-Force-Mechanismen, das Überziehen von Limits, die Mehrabgabe von Stimmen und weiteren Angriffsszenarien. Im Rahmen der Arbeit wird ein Penetration Testing Tool für Race Conditions und eine Trainings-Webanwendung entwickelt, die für diese Art von Angriffen verwundbar ist. Anhand des entwickelten Penetration Testing Tools und der entwickelten Webanwendung werden Angriffsszenarien aus der Praxis demonstriert.
A Context and Augmented Reality BPMN and BPMS Extension for Industrial Internet of Things Processes
(2022)
In the context of Industry 4.0, smart factories enable a new level of highly individualized and very efficient production, driven by highly automated processes and connected Industrial Internet of Things (IIoT) devices. Yet the IIoT process context, crucial for operational process enactment, cannot be readily represented in processes as currently modeled. Despite automation progress, manual tasks performed by humans (such as maintenance) remain, and while complicated tasks can be supported by Augmented Reality (AR) devices, they remain insufficiently integrated into global production processes. To seamlessly integrate process automation, IIoT context, and AR, this paper contributes BPMN-CARX, a Context and Augmented Reality eXtension (CARX) for BPMN (Business Process Model and Notation) and the CARX Framework, which enables AR and IIoT context integration with existing Business Process Management Systems (BPMSs). An Industry 4.0 case study demonstrates its feasibility and applicability.
Das Sekretärinnenproblem oder Dowry-Problem ist ein prominenter Vertreter der Optimal-Stopping Probleme. Hierzu existieren Algorithmen, die unter voller Information für eine bekannte Verteilung der betrachteten Zufallszahlen, ertragsmaximale Lösungen versprechen. Dieser Aufsatz beschäftigt sich mit der Anpassung der Verfahren auf Minimierungsprobleme. Nach der Herleitung der Lösung, wird diese exemplarisch auf vier Verteilungen übertragen. Danach werden die resultierenden Algorithmen numerisch und analytisch betrachtet, um Rückschlüsse über wesentliche Eigenschaften ziehen zu können.
Leveraging Augmented Reality to Support Context-Aware Tasks in Alignment with Business Processes
(2021)
The seamless inclusion of Augmented Reality (AR) with Business Process Management Systems (BPMSs) for Smart Factory and Industry 4.0 processes remains a challenge. Towards this end, this paper contributes an approach integrating context-aware AR into intelligent business processes to support and guide manufacturing personnel tasks and enable live task assignment optimization and support task execution quality. Our realization extends two BPMSs (Camunda and AristaFlow) and various AR devices. Various AR capabilities are demonstrated via a simulated industrial case study.
DEKXTROSE: An Education 4.0 Mobile Learning Approach and Object-Aware App Based on a Knowledge Nexus
(2020)
The exponential growth in knowledge coupled with the decreasing knowledge half-life creates a challenging situation for educational programs - particularly those preparing software engineers for their very dynamic high-technology field. Teachers in high technology education areas are challenged in selecting and making relevant knowledge intuitively accessible to students, especially with regard the highly dynamic digital and software technologies. This paper contributes a knowledge nexus-based multimedia approach aligned with Higher Education 4.0 for creating learning apps on mobile devices that support multiple didactic models, leverage intrinsic curiosity and motivation, support gamification, and enable digital collaboration. Object recognition is used to trigger learning paths, and various didactic methods are supported via workflow-like learning flows to support group or team-based learning. A prototype app was realized to demonstrate its feasibility and an empirical evaluation in software engineering shows the didactic potential and advantages of the approach, which can be readily generalized and applied to the arts, sciences, etc.
Eine detaillierte Auswertung des Corneo-Skleral-Profils ist für die Anpassung von weichen Kontaktlinsen und Sklerallinsen von besonderer Relevanz. Das Ziel dieser Studie ist es, das Profil der limbalen Sklera anhand des Zusatzmoduls CSP-Report der OCULUS Pentacam® zu beschreiben. Hierbei soll überprüft werden, ob der CSP-Report Ergebnisse bisheriger Studien bestätigt und somit zukünftig zur Simulation von Sklerallinsen verwendet werden kann.
Der nachfolgende Leitfaden soll ProjektmanagerInnen, BeraterInnen und Führungskräften aufzeigen, was Nachhaltigkeit im Projektmanagement bedeutet und was beachtet werden sollte, um Nachhaltigkeit im Projektmanagement zu gewährleisten. Um ein Grundverständnis zum Thema Nachhaltigkeit zu schaffen, wird in der Einleitung des Leitfadens kurz auf die wichtigsten Punkte und Begriffe des Themas eingegangen. Zudem wird eine Definition von Nachhaltigkeit im Pro-
jektmanagement gegeben. Es folgen die drei Bereiche: Nachhaltigkeit im Unternehmen, im Projektmanagementprozess und im Projekt selbst. Jeder Bereich wird zunächst in einem Überblick kurz erklärt. Anschließend werden Ziele beschrieben, die optimalerweise erreicht werden sollten. Am Ende jedes Abschnitts werden Maßnahmen aufgezählt, wie die Ziele erreicht werden können. Am Ende des Leitfadens befinden sich zudem Anhänge, die zur Orientierung und zur weiteren Information dienen sollen.
Ziel der Thesis:
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, einen Fragebogen zu entwickeln, um die Kostenakzeptanz bei Eltern zu ermitteln, deren Kinder Myopiepräventionsmaßnahmen benötigen. Dieser Fragebogen kann einem auf Myopieprävention spezialis ierten Optometristen bei der Preisgestaltung der angebotenen Versorgung unterstützend helfen. Des Weiteren wird ausführlich ein strukturierter Ablaufplan beschrieben, anhand dessen der behandelnde Optometrist/Optiker die betroffenen Kinder und Jugendliche optimal betreuen kann.
Methode/Vorgehensweise:
Um das Ziel dieser Bachelorarbeit zu erreichen, wurde zu Beginn eine Literaturrecherche durchgeführt.
Es wurden Studien, Papers und Fachzeitschriften analysiert und Ursachen,Epidemiologie und Behandlungsmaßnahmen der Myopieprogression herausgearbeitet. Mithilfe dieser Informationen wurde ein Myopiepräventionskonzept und anschließend ein Fragebogen entwickelt.
Ergebnisse:
Eine beginnende oder fortgeschrittene Myopie lässt sich durch entsprechende Myopiemaßnahmen behandeln. Das Längenwachstum eines myopen Auges gilt es einzudämmen, da es sich unbehandelt bis ins Erwachsenenalter progressiv verhält und weitere irreversible Augenerkrankungen hervorrufen kann. Die weltweit ansteigende Myopieprävalenz ruft zu einem Handeln auf,
da etwa die Hälfte der Weltbevölkerung im Jahre 2050 kurzsichtig sein wird. Ursachen hierfür sind vielfältig. Vermehrte Naharbeit, genetische Faktoren, wenig Außenaktivität und binokulare Seheigenschaften spielen eine große Rolle. Versorgungen, die im Myopiemanagement eingesetzt werden, sind Mehrstärkengläser, myopische Brillengläser, Orthokeratologie-kontaktlinsen, multifokale Kontaktlinsen, myopische Kontaktlinsen und Atropin.
Das Ergebnis des Fragebogens zeigt, dass Eltern bereit sind, monatlich 38,89±16,15€ für eine Versorgung zur Myopiekontrolle bei ihrem Kind zu investieren. Dies deckt sich mit den in der Praxis angegeben Preisen von 35€ bis 52€ für Kontaktlinsen und 29€ für spezielle Myopiebrillengläser.
Leider werden die Kosten von der gesetzlichen Krankenkasse nicht übernommen. Hier besteht Handlungsbedarf, denn es kann im Erwachsenenalter zu hohen Kosten für Folgeerkrankungen einer hohen Myopie oder deren Korrektionsmaßnahmen kommen.
Schlussfolgerung:
Der Umfragebogen und dessen Ergebnis sollen dem Myopiespezialisten helfen, Versorgungsangebote
mit Brille oder Kontaktlinsen preislich den Vorstellungen und damit der Akzeptanz der
Eltern anzupassen. Somit kann eine maximale Effizienz und Zufriedenheit erreicht werden.
Purpose: The aim is to be able to advise patients on the choice of sports and exercises regarding the effects on the intraocular pressure.
Methods: The search engines Google Scholar and PubMed were used to search for suitable studies. The studies were summarized, and the most important data were collected in one table for each study. The effect on the IOP was extracted or, if not given in the article, calculated by the difference of means of the IOP after or during exercise, and the baseline IOP before, whenever these values were available.
Findings: A total of 47 studies out of the years 1990 to 2020 that investigated the influence on the IOP of the most popular sports actively practiced in Germany were reviewed and summarized: twelve for running, sixteen for fitness/ weight training, one for swimming/diving, twelve for cycling, four for hiking, and two for yoga.
Conclusions: Throughout all studies and sports it was seen that physical fitness stabilized the IOP. Higher
intensity of exercise led to higher fluctuations of the IOP. Moderate endurance training keeps the IOP fluctuations low and may lead to a lower baseline IOP if practiced on a regular base. Fitness and weight training lead to fluctuations of the IOP in a pronounced manner when performed at moderate and high intensity. Therefore, only a moderate training can be recommended if there is need to keep the IOP stable. Isometric exercise is not recommended as it provokes a rise of the IOP even when performed with light loads. The Valsalva Maneuver should always be avoided as it leads to additional fluctuations of the IOP. Also, the IOP behaved more stable during resistance training when higher fitness was present.
Software models in the Unified Modeling Language (UML) can been created or automatically reverse-engineered and used for quickly gaining structural insights into larger, legacy, or unfamiliar software. But as the size, structural complexity, and interdependencies between software components in larger systems grows, two-dimensional viewing and modeling has limitations, and new ways of visualizing larger models and numerous associated diagrams of different types are needed to intuitively convey structural and relational insights. To investigate the feasibility of using Virtual Reality (VR) to create an immersive UML-based software modeling experience, this paper contributes a VR solution concept for visualizing, navigating, modeling, and interacting with software models using UML notation. An implementation shows its feasibility while an empirical evaluation highlights its potential.
Production processes in Industry 4.0 settings are usually highly automated. However, many complicated tasks, such as machine maintenance, must be executed by human workers. In current smart factories, such tasks can be supported by Augmented Reality (AR) devices. These AR tasks rely on high numbers of contextual factors like live data from machines or work safety conditions and are mostly not well integrated into the global production process. This can lead to various problems like suboptimal task assignment, over-exposure of workers to hazards like noise or heat, or delays in the production process. Current Business Process Management (BPM) Systems (BPMS) are not capable of readily taking such factors into account. There- fore, this contribution proposes a novel approach for context- integrated modeling and execution of processes with AR tasks. Our practical evaluations show that our AR Process Framework can be easily integrated with prevalent BPMS. Furthermore, we have created a comprehensive simulation scenario and our findings suggest that the application of this system can lead to various benefits, like better quality of AR task execution and cost savings regarding the overall Industry 4.0 processes.
Industry 4.0 production comprises complicated highly automated processes. However, human activities are also a crucial component of these processes, e.g., for machine main- tenance. Task assignment of human resources in this domain is challenging, as many factors have to be taken into account to ensure effective and efficient activity execution and satisfy special conditions (like worker safety). To overcome the limita- tions of current Business Process Management (BPM) Systems regarding activity resource assignment, this contribution provides a BPM-integrated approach that applies fuzzy sets for activity assignment. Our findings suggest that this approach can be easily applied to complex production scenarios, while providing efficient performance even with a large number of concurrent activity assignment requests. Additionally, our evaluation shows its potential for improved work distribution which can lead to cost savings in Industry 4.0 production processes.
In dieser Studie geht das Institut für Unternehmensführung (AAUF) der Hochschule
Aalen der Frage nach, wie sich die Digitalisierung auf die Arbeit von Steuerberaterkanzleien auswirkt. Die vorliegende Schrift stellt die wesentlichen
Erkenntnisse vor.
Die Charakteristika der an der Befragung teilnehmenden Steuerberatungen spiegeln hinsichtlich Unternehmensgröße und Art der Tätigkeiten die Merkmale der angepeilten Gesamtheit an Unternehmen wider, so dass man davon ausgehen kann, dass die
Ergebnisse repräsentativ sind.
In Summe zeigt sich, dass Digitalisierung natürlich auch in dieser Branche eine Rolle spielt, jedoch weniger bei der Mandantenakquisition als bei internen Prozessen. Es scheint so, dass potentielle Mandanten aufgrund der mit solchen Dienstleistungen
verbundenen Unsicherheit eher auf persönliche Kontakte und Weiterempfehlungen vertrauen. Steuerberaterkanzleien nutzen daher kaum digitale Akquisitionswege. Weiterhin zeigt sich in verschiedenen Ergebnissen eine digitale Kluft: eine signifikante
Gruppe der befragten Kanzleien nutzt die Digitalisierung stark und eine oft ebenso
große Gruppe nutzt die Digitalisierung nur wenig.
Ziele: Ein Handbuch zum umweltbewussten und nachhaltigen Wirken im Augenoptikfachgeschäft. Es zeigt, wie idealerweise gewirtschaftet wird unter Berücksichtigung ökonomischer, ökologischer und sozialer Aspekte.
Methodik: Diese Studie ist ein Wissenstank aus vielen verschiedenen Aspekten zu Umweltschutz und Nachhaltigkeit, die durch Literaturrecherche aufgebaut wurde. Die Informationen sind für den Nutzen im augenoptischen Betrieb ausgelegt.
Ergebnisse: Die Studie zeigt auf, wie viele Möglichkeiten es gibt und notwendig sind, um umweltverträglich zu wirtschaften und bringt ein Handbuch hervor für den Augenoptik-Betrieb. Verantwortungsbewusstes, nachhaltiges Handeln entsteht durch Kennen und Verstehen der Zusammenhänge mit anschliessender Umsetzung.
Es kann gezeigt werden, dass nachhaltiges Denken und Arbeiten in jedem Bereich angewendet werden kann und dabei sowohl die Umwelt als auch das Unternehmen unterstützt.
Zusammenfassung: Das entstehende Handbuch ist ein Leitwerk für Augenoptik-Betriebe. Durch die Umsetzung nachhaltigen Wirtschaftens mit einer möglichst optimierten Kreislaufwirtschaft ist nicht nur der Umwelt und den Menschen gedient, sondern auch der Fortbestand des Unternehmens, die Wettbewerbsfähigkeit und das positive Betriebsergebnis werden gefördert und gesichert.
Die Bevölkerungsversorgung mit medizinischen Leistungen stellt zunehmend eine größere Herausforderung dar. Durch demographische Veränderungen unserer Gesellschaft ist ein deutlicher Anstieg des augenärztlichen Versorgungsbedarfs erkennbar. Trotz steigender Zahl an Ophthalmologen zeigt sich keine entsprechende Zunahme der augenärztlichen Versorgungskapazität. In der Zukunft wird eine flächendeckende und hochqualitative Versorgung nicht mehr möglich sein, solange nicht mit Aufstockung der notwendigen Ressourcen auf den steigenden Versorgungsbedarf reagiert wird.
Planung ist eines der wichtigsten Führungsinstrumente in der Praxis. Sie dient der
Umsetzung von Zielen und beinhaltet die gedankliche Vorwegnahme künftiger
Maßnahmen und benötigter Ressourcen. Allerdings bemängelt die Praxis häufig ihren
Aufwand. Daher tendieren manche Unternehmen dazu, weniger auf formale Prozesse
und Instrumente zu setzen und steuern eher über intuitive Entscheidungen oder ad
hoc-Abstimmungen. Solche Vorgehensweisen lassen sich als heuristisch bezeichnen.
Offen ist, ob eine eher formale oder eine eher heuristische Planung zu demselben
Erfolg führt.
In einer Studie geht das Institut für Unternehmensführung (AAUF) der Hochschule
Aalen der Frage nach, ob Unternehmen eher formal oder heuristisch planen und
welche Auswirkungen dies auf den Unternehmenserfolg hat. Die vorliegende Schrift
stellt die wesentlichen Erkenntnisse vor.
Einfluss der Elektromobilität auf die Gussproduktion in der deutschen Gießereiindustrie (Teil 2)
(2019)
The over-expression and aggregation of α-synuclein (αSyn) are linked to the onset and pathology of Parkinson's disease. Native monomeric αSyn exists in an intrinsically disordered ensemble of interconverting conformations, which has made its therapeutic targeting by small molecules highly challenging. Nonetheless, here we successfully target the monomeric structural ensemble of αSyn and thereby identify novel drug-like small molecules that impact multiple pathogenic processes. Using a surface plasmon resonance high-throughput screen, in which monomeric αSyn is incubated with microchips arrayed with tethered compounds, we identified novel αSyn interacting drug-like compounds. Because these small molecules could impact a variety of αSyn forms present in the ensemble, we tested representative hits for impact on multiple αSyn malfunctions in vitro and in cells including aggregation and perturbation of vesicular dynamics. We thereby identified a compound that inhibits αSyn misfolding and is neuroprotective, multiple compounds that restore phagocytosis impaired by αSyn overexpression, and a compound blocking cellular transmission of αSyn. Our studies demonstrate that drug-like small molecules that interact with native αSyn can impact a variety of its pathological processes. Thus, targeting the intrinsically disordered ensemble of αSyn offers a unique approach to the development of small molecule research tools and therapeutics for Parkinson's disease.
Taar1 is a G protein-coupled receptor (GPCR) confined to primary cilia of rodent thyroid epithelial cells. Taar1-deficient mouse thyroid follicles feature luminal accumulation of thyroglobulin suggesting that Taar1 acts as a regulator of extra- and pericellular thyroglobulin processing, which is mediated by cysteine cathepsin proteases present at the apical plasma membrane of rodent thyrocytes. Here, by immunostaining and confocal laser scanning microscopy, we demonstrated co-localization of cathepsin L, but only little cathepsin B, with Taar1 at primary cilia of rat thyrocytes, the FRT cells. Because proteases were shown to affect half-lives of certain receptors, we determined the effect of cathepsin activity inhibition on sub-cellular localization of Taar1 in FRT cells, whereupon Taar1 localization altered such that it was retained in compartments of the secretory pathway. Since the same effect on Taar1 localization was observed in both cathepsin B and L inhibitor-treated cells, the interaction of cathepsin activities and sub-cellular localization of Taar1 was thought to be indirect. Indeed, we observed that cathepsin inhibition resulted in a lack of primary cilia from FRT cells. Next, we proved that primary cilia are a necessity for Taar1 trafficking to reach the plasma membrane of FRT cells, since the disruption of primary cilia by treatment with β-cyclodextrin resulted in Taar1 retention in compartments of the secretory pathway. Furthermore, in less well-polarized rat thyrocytes, namely in FRTL-5 cells lacking primary cilia, Taar1 was mainly confined to the compartments of the secretory pathway. We conclude that Taar1 localization in polarized thyroid epithelial cells requires the presence of primary cilia, which is dependent on the proteolytic activity of cysteine cathepsins B and L.
Intelligente Lastkollektivoptimierung für Erprobungen von elektrischen und hybriden Antriebssträngen
(2019)
Wideband-tympanometry (WBT) could give more informative data about the tympanic condition than the conventional tympanometry. In the actual literature, the clinical profit of wideband-tympanometry in pediatric audiological settings is not well evaluated. The aim of this study was to analyze the additional clinical benefit.
Application of a robotic THz imaging system for sub-surface analysis of ancient human remains
(2019)
We used a robotic-based THz imaging system to investigate the sub-surface structure of an artificially mummified ancient Egyptian human left hand. The results obtained are compared to the results of a conventional CT and a micro-CT scan. Using such a robotic THz system promises new insights into the sub-surface structure of human remains. The depth resolution of the THz images exceeds the resolution of a conventional CT scan and is comparable with a micro-CT scan. The advantage of THz measurements over micro-CT scans is the fact that even comparatively large samples, like complete bodies, can be scanned. These would not fit into a conventional micro-CT scanner.
Capillary electrophoresis (CE) offers fast and high-resolution separation of charged analytes from small injection volumes. Coupled to mass spectrometry (MS), it represents a powerful analytical technique providing (exact) mass information and enables molecular characterization based on fragmentation. Although hyphenation of CE and MS is not straightforward, much emphasis has been placed on enabling efficient ionization and user-friendly coupling. Though several interfaces are now commercially available, research on more efficient and robust interfacing with nano-electrospray ionization (ESI), matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP) continues with considerable results. At the same time, CE-MS has been used in many fields, predominantly for the analysis of proteins, peptides and metabolites. This review belongs to a series of regularly published articles, summarizing 248 articles covering the time between June 2016 and May 2018. Latest developments on hyphenation of CE with MS as well as instrumental developments such as two-dimensional separation systems with MS detection are mentioned. Furthermore, applications of various CE-modes including capillary zone electrophoresis (CZE), nonaqueous capillary electrophoresis (NACE), capillary gel electrophoresis (CGE) and capillary isoelectric focusing (CIEF) coupled to MS in biological, pharmaceutical and environmental research are summarized.
Magnetgetriebe
(2019)
It has been recently shown, that certain strains/isolates of Bacillus subtilis can be used as a probiotic for humans. The production of the macrocyclic sactibiotic subtilosin in B. subtilis ATCC 6633 is highly regulated. To improve the subtilosin productivity of B. subtilis, different growth conditions were compared for maximal expression of the sbo promoter that regulates the expression of the subtilosin biosynthetic gene cluster. Oxygen-limiting conditions led to a strong increase of sbo promoter activities compared to aerobic conditions, and accordingly, the subtilosin amount determined by reversed phase HPLC (7.8 mg/L) was 15-fold superior to the amount of aerobic grown cultures (0.5 mg/L). A further promising enhancement of the subtilosin yield was achieved using a deletion mutant that is avoiding the general transition state regulator protein AbrB. The subtilosin titer of 42 mg/L produced by ΔabrB cells grown under oxygen-limiting conditions corresponds to an 84-fold increase compared to the subtilosin titer obtained from B. subtilis wild type cells propagated in aerobic conditions. Furthermore, evidence is provided that oxygen-limiting conditions led to a strong decrease in the productivity of the lantipeptide subtilin suggesting contrary regulatory mechanisms for the B. subtilis antimicrobials subtilin and subtilosin.
Drugs containing amine groups react with CO2 to form crystalline ammonium carbamates or carbamic acids. In this approach, both the cation and anion of the salt, or the neutral CO2 adduct, are derived from the parent drug, generating new crystalline versions in a 'masked' or prodrug form. It is proposed that this approach may serve as a valuable new tool in engineering the physical properties of drugs for formulation purposes.
Virtuous cycles
(2019)
Pharmaceutical agents or drugs often have a pronounced impact on protein-protein interactions in cells, and in particular, cell membranes. Changes of molecular conformations as well as of intermolecular interactions may affect dipole-dipole interaction between chromophoric groups, which can be proven by measuring the Förster resonance energy transfer (FRET). If these chromophores are located within or in close proximity to the plasma membrane, they are excited preferentially by an evanescent electromagnetic wave upon total internal reflection (TIR) of an incident laser beam. For the TIR-FRET screening of larger cell collectives, we performed three separate steps: (1) setting up of a membrane associated test system for probing the interaction between the epidermal growth factor receptor (EGFR) and the growth factor receptor-bound protein 2; (2) use of the Epac-SH188 sensor for quantitative evaluation under the microscope; and (3) application of a TIR fluorescence reader to probe the interaction of GFP with Nile Red. In the first two steps, we measured FRET from cyan (CFP) to yellow fluorescent protein (YFP) by spectral analysis and fluorescence lifetime imaging (FLIM) upon illumination of whole cells (epi-illumination) as well as selective illumination of their plasma membranes by TIR. In particular, TIR excitation permitted FRET measurements with high sensitivity and low background. The Epac sensor showed a more rapid response to pharmaceutical agents, e.g., Forskolin or the A2B adenosine receptor agonist NECA, in close proximity to the plasma membrane compared to the cytosol. Finally, FRET from a membrane associated GFP to Nile Red was used to test a multi-well TIR fluorescence reader with simultaneous detection of a larger number of samples.
The present manuscript gives a short overview on Förster Resonance Energy Transfer (FRET) of molecular interactions in the nanometre range. First, its principle is described and a short historical overview is given. Subsequently some principal methods and applications of FRET sensing and imaging are described (with some emphasis on fluorescence lifetime imaging, FLIM), and finally two innovative FRET techniques are presented in more detail. Applications are focused on measurements of living cells.
Online mass spectrometry of CE (SDS)-separated proteins by two-dimensional capillary electrophoresis
(2019)
Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) is the fundamental technique for protein separation by size. Applying this technology in capillary format, gaining high separation efficiency in a more automated way, is a key technology for size separation of proteins in the biopharmaceutical industry. However, unequivocal identification by online mass spectrometry (MS) is impossible so far, due to strong interference in the electrospray process by SDS and other components of the SDS-MW separation gel buffer. Here, a heart-cut two-dimensional electrophoretic separation system applying an electrically isolated valve with an internal loop of 20 nL is presented. The peak of interest in the CE (SDS) separation is transferred to the CZE-MS, where electrospray-interfering substances of the SDS-MW gel are separated prior to online electrospray ionization mass spectrometry. An online SDS removal strategy for decomplexing the protein-SDS complex is implemented in the second dimension, consisting of the co-injection of organic solvent and cationic surfactant. This online CE (SDS)-CZE-MS system allows MS characterization of proteoforms separated in generic CE (SDS), gaining additional separation in the CZE and detailed MS information. In general, the system can be applied to all kinds of proteins separated by CE (SDS). Here, we present results of the CE (SDS)-CZE-MS system on the analysis of several biopharmaceutically relevant antibody impurities and fragments. Additionally, the versatile application spectrum of the system is demonstrated by the analysis of extracted proteins from soybean flour. The online hyphenation of CE (SDS) resolving power and MS identification capabilities will be a powerful tool for protein and mAb characterization. Graphical abstract Two-dimensional capillary electrophoresis system hyphenated with mass spectrometry for the characterization of CE (SDS)-separated proteins. As first dimension, a generic and high MS-interfering CE (SDS) separation is performed for size separation. After heart-cut transfer of the unknown CE (SDS) protein peak, via a four-port nanoliter valve to a volatile electrolyte system as second dimension, interference-free mass spectrometric data of separated mAb fragments and soybean proteins are obtained.