275 Works

P3.8 - Elektrooptische und -chemische Erfassung physiologischer Zustände von Bakterienzellen in Biogasprozessen

U. Enseleit, S. Sachse, W. Vonau, E. Kielhorn & S. Junne
Vorgestellt wird ein neuartiges Messverfahren zur Bestimmung der Polarisierbarkeit von Bakterienzellen für den Einsatz in Biogaskulturen. Damit kann der physiologische Zustand, insbesondere die Vitalität von Zellen, schnell und genau erfasst werden. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Stoffwechselaktivität der Zellen in einer Biogasanlage. Gekoppelt wird die Atline-Methode mit einem variabel positionierbaren Lanzenkörper, mit dem kritische Zonen hinsichtlich der Mikroflora in der Flüssigphase in Biogasreaktoren detektiert werden können. In diesem Lanzenkörper sind prozesstaugliche miniaturisierte elektrochemische Sensoren...

P3.9 - Taktile und optische Sensoren für die Inline-Prozessüberwachung bei der spanenden Fertigung

Th. Frank, M. Fiedler, St. Völlmeke, A. T. Winzer, St. Görlandt, G. H. Ortlepp, A. Steinke, H.-W. Lahmann, S. Reich & L. Döring
Durch die Inline-Prozessüberwachung werden Abweichungen in der Fertigung frühzeitig erkannt. Eine Nacharbeit des Werkstücks oder ein Werkzeugwechsel können sofort veranlasst werden. Die Qualitätsregelschleife wird damit verkürzt, Fehlerkosten und Lieferverzug können so effektiv verringert und die Gesamtanalageneffektivität (OEE) erhöht werden. Dieser Artikel befasst sich mit Sensoren für die Inline-Prozessüberwachung bei der spanenden Fertigung, insbesondere mit der Messung kritischer Merkmale am Werkstück. Die Messung direkt in der Werkzeugmaschine ist der entscheidende Vorteil. Kein Werkstück verlässt den Prozess...

P3.6 - Fluoridbasierter Festelektrolytsensor für die Messung der Schwefelkonzentrationen im Floatglas-Prozess

C. Hecker, E. Krikunova, H.-J. Lang & Y. Joseph
Festelektrolytsensoren auf Basis von Y-dotiertem ZrO2 haben sich in der Praxis als robuste Sensoren zu Bestimmung von Sauerstoffpartialdrücken bewährt. Ziel dieser Arbeiten ist die Herstellung eines langzeitstabilen und driftfreien Sensors zur kontinuierlichen Messung des Schwefelgehaltes im Zinnbad und Schutzgas für den Floatglas-Prozesses. Hierzu wurden einseitig geschlossene Rohre als Festelektrolytmembranen auf Basis von Y-dotiertem CaF2 sowie La-dotiertem SrF2 entwickelt.

P3.4 - Matrixeffekte bei der pH-Messung von Bodenproben mit Antimonelektroden

M. Decker, P. Teichmann, W. Vonau & S. Bause
Zielsetzung des Vorhabens ist die schnelle Messung des pH-Wertes von Ackerböden vor Ort angelehnt an die Vorschriften der DIN ISO 10390. Zur pH-Messung in aufgeschlämmten Ackerbodenproben bietet sich alternativ zur zerbrechlichen Glaselektrode eine Antimonelektrode an. Die für dies Vorhaben am KSI gefertigte Elektrode zeichnet sich durch eine gute pH-Sensitivität im relevanten pHBereich von 4 bis 9 aus. Untersuchungen von Aufschlämmungen verschiedener Bodentypen in den in der DIN-Norm verwendeten Extraktionslösungen zeigten bei der Verwendung von destilliertem...

P3.11 - Experimental and numerical evaluation of interdigitated electrode array for monitoring gaseous sterilization processes

J. Oberländer, Z. Jildeh, P. Kirchner, L. Wendeler, A. Bromm, H. Iken, M. Schöning, P. Wagner & M. Keusgen
A sensor to evaluate sterilization processes with hydrogen peroxide vapor has been introduced. Experimental, analytical and numerical methods have been applied to evaluate and study the sensor behavior. The sensor set-up is based on a planar interdigitated electrode array of a total sensing area of 20 mm2. Sensor measurements with and without microbiological spores have been conducted. Further measurements have been performed after chemical sterilization using vaporized hydrogen peroxide. The measurements were verified using a...

P3.2 - Wasserstoffmessung in Prozessgasen

U. Sasum & U. Guth
Im Beitrag werden Untersuchungen zur Langzeitstabilität von Sensorkombinationen zur Wasserstoffmessung in Transformatorgasen, die in Gasmonitoren eines kommerziellen Anbieters über einen Zeitraum von bis zu zehn Jahren betrieben wurden, vorgestellt. Diese Ergebnisse werden mit denen eines Wasserstoffsensors, der die Änderung der optischen Eigenschaften einer Palladiumclusterschicht beim Kontakt mit Wasserstoff zur Messung ausnutzt, hinsichtlich Stabilität und Querempfindlichkeiten zu typischen Transformatorfehlergasen verglichen. Die Änderung der Wasserstoffsensitivität wurde in einem Laborteststand über mehrere Monate verfolgt.

P3.1 - Inline-Analyse der Dispergiergüte von Kunststoff- Compounds

S. Wöckel, H. Arndt & U. Steinmann
Ein methodisch neuer statistischer Ansatz zur Charakterisierung der Feststoffphase in Polymerschmelzen anhand der Streuung von Ultraschallwellen wird vorgestellt. Gegenüber bekannten Transmissionsverfahren ermöglicht die Messung in Rückstreuung die Analyse höher konzentrierter Stoffsysteme. Die statistische Betrachtung der Streuamplitude und deren Verringerung in Abhängigkeit der Zeit liefern Informationen zur Partikelkonzentration- und größenverteilung. Hierdurch bietet sich eine verfahrenstechnische Alternative zu aufwändiger Offline-Analytik.

P4.1 - Ultraschnelle bildgebende Ramanspektroskopie an großflächigen Proben ohne schrittweise Abtastung

E. Schmälzlin, B. Moralejo & M. M. Roth
Bildgebende Ramanspektrographen tasten eine Probe üblicherweise zeitaufwändig Punkt für Punkt ab. Selbst bei wenigen 100 Bildpunkten liegen die erforderlichen Messzeiten im Minuten- oder gar im Stundenbereich. Eine drastische Verkürzung der Messdauer lässt sich mit faserbündelgekoppelten Astronomiespektrographen erzielen. Um die knappen Beobachtungszeiten an Großteleskopen optimal ausnutzen zu können, wurden Spektrographensysteme entwickelt, die in einem einzigen Belichtungsvorgang tausende ortsaufgelöste Spektren eines zweidimensionalen Bildfeldes aufnehmen. Eine Übertragung dieser Technologie in die bildgebende Ramanspektroskopie ermöglicht eine deutlich schnellere Erstellung...

P2.11 - Activity of bacteria, mammalian cells, yeasts, cyanobacteria and alga determined by an electrochemical sensor: overview of different applications

M. Pescheck, L. Bláha & A. Lämmel
An electrochemical in vitro sensor system is presented that reflects directly the metabolic activity of prokaryotic and eukaryotic cells. It can be used during a cultivation process to detect growth parameter, as a quality measurement system in food industry and also for the determination of toxic effects of chemicals on bacteria, vertebrate cells, cyanobacteria and algae. The evaluation is based on current-time curves of a potentiostatic measurement produced by the detection of the microbially reduced...

P4.3 - Akustische und optische Echtzeitüberwachung von Bohrprozessen mit passiv-gütegeschaltetem Nd:YAG Laser

D. Wild, P. Kaul & G. Holl
In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges Verfahren zur Echtzeitüberwachung von Laserbohrprozessen vorgestellt. Die Untersuchungen werden an unterschiedlichen Materialien unter Einsatz eines passiv-gütegeschalteten Nd:YAG Lasers durchgeführt. Prozessbegleitend findet eine Aufzeichnung der akustischen Emissionen mit anschließender Analyse durch schnelle Fourier-Transformation statt. Hierdurch lassen sich der Durchbruch beim Bohren durch ein Material sowie der Materialübergang mehrschichtiger Systeme detektieren. Die akustischen Messungen werden durchAuswertung der Pulsfolge des Lasers mittels einer Fotodiode gestützt. Hierbei zeigt sich eine gute Übereinstimmung...

P2.10 - Eine bioelektrochemische Sensorplattform zur inline-Messung von Acetat im anaeroben Vergärungsprozess

J. Kretzschmar, J. Liebetrau, M. Mertig & F. Harnisch
Aufgrund des wachsenden Anteils fluktuierender Wind und Solarenergie ergibt sich ein erhöhter Bedarf an flexibel bereitgestellter Energie im Stromnetz. Insbesondere die Biogasproduktion muss in Zukunft stärker flexibilisiert werden. Dafür bedarf es einer Prozessüberwachung und –regelung mit hinreichender zeitlicher Messauflösung. Kostengünstige Sensoren zur präzisen Überwachung des Biogasprozesses sind allerdings noch nicht verfügbar. Essigsäure als hochgradig prozessrelevante organische Säure wird derzeit mittels teuren, zeitaufwändigen Methoden wie Gas- oder Flüssigchromatographie analysiert. Ausgehend von diesem Forschungsbedarf präsentieren wir eine...

P2.9 - Seizure Prediction in Epilepsy and Reaction Diffusion Cellular Nonlinear Networks (RD-CNNs)

A. Osman, V. Senger & R. R. Tetzlaff
The seizure prediction problem has been addressed by many researchers from very different fields for more than three decades. The vision of an implantable seizure prediction device may become reality now: the first clinical study of such a device has been realized very recently and other realizations are not far behind. Despite promising first results, however, up to now there is no method allowing an automated seizure prediction with sufficient sensitivity and specificity required for...

P5.1 - Miniaturisierter durchstimmbarer optischer μ-Flussratensensor

C. Höra, M. M. Skadell, S. A. Pfeiffer, M. Pahl, D. Belder, Z. Shu & E. Beckert
In dieser Arbeit präsentieren wir den ersten auf einer lumineszierenden Sensorschicht basierenden und damit optisch auslesbaren mikrofluidischen kalorimetrischen Flussratensensor. Mit Hilfe dieser integrierten Schicht kann die Temperatur unabhängig von diskreten Sensorpunkten im gesamten Kanal evaluiert werden, was enorme Vorteile für die Sensitivität des Sensors bei verschiedenen Flussraten hat. Der Wärmeeintrag wird über ein auf PET gedrucktes Heizelement realisiert, welches ebenfalls in den Chip integriert wurde. Das System wurde hinsichtlich der Reproduzierbarkeit des Messsignals gründlichcharakterisiert. Sensitivitätsuntersuchungen...

P2.8 - PoreGenic® - Patch-on-Chip-System für die präklinische Forschung an Ionenkanälen - Teil II

C. Tautorat, U. Scheffler, D. Franz, T. Kröger, P. J. Köster, W. Baumann, O. Klink & H. Beikirch
Beim aktuellen Entwicklungsstand unseres PoreGenic® Patch-on-Chip-Systems wurden für Signalableitungen von adhärenten Zellen die pipettenähnlichen Patch-Sites auf 10 μm verlängert und eine Zellpositionierung etabliert. Nach unserem Kenntnisstand ist es uns damit weltweit erstmalig gelungen, adhärente Säugetierzellen mit einem automatisierbaren Patch-on-Chip-System zu untersuchen. Systemaufbau und Chipherstellung sind die Kernthemen dieses Beitrags. Als Anwendungsbeispiele werden Patch-Clamp-Untersuchungen an menschlichen embryonalen Nierenzellen HEK 293 NaV 1.7 sowie primären hippokampalen Neuronen von Mäusen vorgestellt.

P5.2 - Integrierter Strömungssensor zur Messung geringster Gasgeschwindigkeiten

C. Lohrberg, H. Funke, S. Reuber & S. Ziesche
Die Arbeit stellt einen Strömungssensor mit einem integrierten Kanal vor, in dem sich ein freitragender auf Dickschichttechnologie basierter Heizer befindet. Der Sensor wurde in der LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) Technologie entwickelt. Um die Sensitivität zu erhöhen und die thermischen Verluste zu verringern, wurden mithilfe von kohlenstoffbasierten Opferschichten Heizer realisiert, die eine minimale Dicke von unter 50 μm besitzen. Zudem wurde eine angepasste Regelungselektronik entwickelt, um den Sensor vermessen und kalibrieren zu können.

P2.6 - Schnelle Vor-Ort-Risikobewertung für die Prozess- und Produktsicherheit im lebensnahen Einsatz

C. Hettrich, D. Bader, E. Ehrentreich-Förster & P. Wessig
Es wurde ein Schnelltests zur biochemischen Detektion von E. coli-Bakterien, welcher eine Einschätzung der mikrobiellen Verunreinigung vor Ort ermöglicht, entwickelt. Dieser Test ist nicht Antikörper-basiert wie herkömmliche Immunoassays. Grundlage dieses Tests ist ein Proteinbindeassay für die Detektion von Typ-1-Fimbrien-tragenden E. coli. Die Fimbrien weisen eine spezifische Bindungsstelle für Mannose-Liganden auf. Die Anwendung des terminal Mannose-funktionalisierten OSK-Stabes als Sensormodul wurde an einem nichtpathogenen E. coli-Stamm DH5α getestet. Bei Bindung der E. coli-Bakterien wird aufgrund der veränderten...

P5.3 - Microfluidic Measurement of Cell Motility in Response to Applied Non-homogeneous DC Electric Fields

M. Rio, S. Bola, R. Funk & G. Gerlach
Endogenous electric fields play an important role in many biological processes. In order to gain an insight into these biological phenomena, externally applied electric fields are used to study cellular responses. In the present study, we report on the steps towards microfluidic biochip assembling and its application to murine photoreceptor-derived 661W cells. In this work we describe the construction of a microfluidic biochip, which intends to mimic the non-homogeneous endogenic electric fields near wounds in...

P2.2 - Aufbau und Biofunktionalisierung einer LSPR-Molekülsensorikeinheit

N. Steinke, R. Wuchrer & T. Härtling
Der Gebrauch klassischer Oberflächenplasmonenresonanz-Sensoren ist derzeit aufgrund ihrer massiven und justageaufwendigen Bauweise auf den Laborbetrieb beschränkt. Am Fraunhofer IKTS wird gegenwärtig ein miniaturisiertes Sensorsystem entwickelt, dessen Messeffekt auf lokalisierter Oberflächenplasmonenresonanz basiert. Als zentrales Element steht dabei eine mit Fängermolekülen funktionalisierte nanostrukturierte Goldoberfläche in direktem Kontakt mit einem Photodiodenpaar. Bei einer Wechselwirkung des Analyten mit der biologischen Erkennungsstruktur und gleichzeitiger transmittiver Beleuchtung können die Signaländerungen anhand eines einfachen Photostromvergleiches ausgewertet werden – ganz ohne die Verwendung...

P1.2 - Ansätze für die Kalibrierung und die quantitative Messung mit Halbleitergassensoren im sub-ppm Bereich

C. Schultealbert, A. Schütze, S. Böttcher & T. Sauerwald
Eine Methode zur kalibrierten quantitativen Messung von Spurengasen wird vorgestellt und am Beispiel von Toluol getestet. Dafür wird ein modellbasierter Ansatz zur Verbesserung der quantitativen Messung mittels eines speziellen temperaturzyklischen Betriebs (engl. temperature cycled operation, TCO) genutzt. Außerdem werden transportable Kalibrierstandards entwickelt. Die Kalibrierstandards nutzen die gasförmige Phase über einem Toluol-Squalan-Gemisch im thermodynamischen Gleichgewicht. Mit reinem Squalan lässt sich eine Nullprobe erzeugen für eine absolute und hintergrundunabhängige Quantifizierung durch Differenzbildung. Über ein einfaches Modell kann...

P5.4 - Polymerbasierter Nachweis von Silber-Nanopartikeln mit Hilfe eines optischen und markierungsfreien Sensors

J. Adam, J. Widmaier & G. Gauglitz
Nanopartikel kommen in vielen Produkten des täglichen Lebens vor. Deshalb ist es wichtig Nachweismethoden zu entwickeln, mit deren Hilfe Nanopartikel in unterschiedlichsten Matrices qualitativ und quantitativ nachgewiesen werden können. Nur so können auch Aussagen über ein mögliches Risikopotential von Nanopartikeln getroffen werden. Der Nachweis von Nanopartikeln ist jedoch nach wie vor eine herausfordernde Aufgabe, da nicht nur die Extraktion aus komplexen Matrices ein Problem darstellt, sondern sie sich auch in ihrer Größe und ihrem Material...

P1.1 - Angepasste Beleuchtung für Gesundheit und Wohlbefinden im Alter

T. Heine, U. Weimar, N. Kahle & B. Wilhelm
Gesteigertes Wohlbefinden durch modifizierte Beleuchtung - Ein Thema mit Zukunft und viel Innovationspotential für neue Produkte im Bereich Ambient Assisted Living. In früheren Studien konnte bereits gezeigt werden, dass individuell angepasste Beleuchtung Einfluss auf die morgendliche Melatoninsuppression („Schlafhormon“), die Kortisolproduktion („Stresshormon“) sowie den Tag/Nacht-Rhythmus und das Wohlbefinden haben kann [2]. Dabei wurde zum einen die Beleuchtungsstärke variiert und zum anderen die spektrale Zusammensetzung - der Anteil derverschiedenen Spektralfarben - des Lichts modifiziert. Durch das große...

P5.6 - Anwendung SERS-aktiver Nanostrukturen in der Medikamentenüberwachung und Lebensmittelanalytik

D. Cialla-May, K. Weber & J. Popp
Die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS), die auf der Verwendung von funktionalen Metallnanostrukturen beruht, zeigt ein großes Potential als analytische Methode. Dies wird auf ihre molekulare Spezifität sowie hohen Sensitivität zurückgeführt. Durch die Kombination von SERS mit mikrofluidischen Lab-on-a-chip-Ansätzen können Untersuchungen unter reproduzierbaren Bedingungen sowie im Hochdurchsatz durchgeführt werden. Am Beispiel von Methotrexat und Levolfoxacin, einem Chemotherapeutikum sowie einem Antibiotikum, kann das Potential der Lab-on-a-chip-SERS-Technologie für die Medikamentenüberwachung aufgezeigt werden. Darüber hinaus wird in diesem Beitrag der...

7.3 - Wireless-Sensor Networks in Space Technology Demonstration on ISS

H. J. Beestermöller, J. Sebald, M.-C. Sinnreich, H.-J. Borchers, M. Schneider, H. Luttmann & V. Schmid
Wireless Sensor Networks (WSN) consist of distributed sensors enabling monitoring of physical or environmental conditions like temperature, pressure, humidity, accelerations etc. When a sensor node includes a micro-controller, the acquired data can also be pre-processed e.g. to reduce the amount of data to be transmitted. The network can be organized in various topology types. Short-range networks based on wireless networking architectures enable power efficient network architectures and have enabled new wireless machine-to-machine applications. For safety...

P5.7 - Nanopartikelmodifizierte Biosensoren

M. Kibler, A. M. Micus & T. Kirner
Für Sensoren in Mikroflusssystemen sind aufgrund der speziellen Flussbedingungen angepasste Elektroden notwendig. Bedingt durch den laminaren Fluss gehen die Flussgeschwindigkeiten an der Oberfläche solcher Systeme gegen Null. Damit erfolgt in den Randschichten der Transport des Analyten allein durch die Diffusion. Um konvektive Strömungen zu nutzen kann durch die Modifikation der Elektrodenoberfläche eine Messung in größerem Abstand zur Oberfläche erfolgen. Dazu wurden Gold-Mikroelektroden mit Goldnanopartikeln (AuNP) modifiziert. Die Kopplung der Nanopartikel erfolgte über Linkermoleküle in einer...

6.3 - Markierungsfreie optische Detektion von Antibiotika zur in-line Prozessanalytik

B. Riegger, M. Bach, G. Tovar, P. Weber & G. Gauglitz
Im Rahmen des Projektes BioMIP soll ein optischer Sensor zur in-line Prozessanalytik von Fermentationsprozessen entwickelt werden. Dabei ist das Ziel, die Konzentration von Produkten wie z.B. Penicillin G direkt innerhalb eines Fermenters zu bestimmen. Auf Grund der Gegebenheiten in einem Fermenter werden als Erkennungsstrukturen molekular geprägte Polymerpartikel (MIPs) verwendet. Die Wechselwirkungen zwischen den Polymerpartikeln und den Zielsubstanzen werden hierbei mittels 1-lambda Reflektometrie (1-λ-RIfS) von außerhalb des Fermenters durch eine Glasscheibe berührungsfrei und zeitaufgelöst ausgelesen. Die...

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