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The detection of glucose is an essential part of diabetes management and can help to prevent secondary diseases, that can occur as a result of diabetes. For this reason, it is important to improve the current glucose monitoring by developing novel sensors with high efficiency, low cost and compact design. The use of microelectrodes with interdigitated array (IDA) structures reduces the total detector size while providing benefits such as large currents, high sensitivity, and fast response. The aim of this thesis is to develop a novel sensor based on platinum interdigitated array (IDA) electrodes and to investigate which method is most effective for the detection of glucose. This work is divided into two parts. The first part is focused on the design and the fabrication of the sensor chips. The second part is concerned with the electrochemical characterisation of the sensors. Two distinct sensor designs are created, each consisting of a four-electrode system arranged as an interdigitated array. For the fabrication of the sensors, two different manufacturing processes are used. A lift-off process is used to fabricate the 2 μm-Gap sensor chips, whereas a lift-off free process is applied to produce the nanogap sensor chips. The electrochemical characterisation of both sensor chips is achieved by the immobilisation of the enzyme glucose oxidase (GOx) on the electrode surface. This thesis investigates the immobilisation of GOx by reduction of diazonium salts and the direct immobilisation of GOx by cyclic voltammetry. As a result of this work, it has been demonstrated that glucose detection by reduction of diazonium salts is error-prone due to modification with a multi-step procedure and is not suitable for our sensors based on platinum IDA electrodes. The direct immobilisation of GOx by cyclic voltammetry, by contrast, demonstrates the successful detection of glucose. In glucose solutions ranging from 5 mM to 20 mM, a direct correlation between the glucose concentration and the measured current is obtained. The reproducibility of direct immobilization is demonstrated by repeated performance with various sensors.
In today’s world, fiber optic networks for data transmission are an essential technology. This technology provides multiple advantages compared to conventional electrical data transmission. The simultaneous transmission of multiple optical signals in a single fiber is one of the main benefits of fiber optic cable. This is accomplished by directing the different optical signals into a single fibre and splitting them up after the transmission in order to obtain the individual signals. Arrayed Waveguide Gratings (AWGs) are used for this purpose in modern optical networks. Design and evaluation process are two components of AWG development. During the evaluation of several simulated and already manufactured AWGs for telecommunication applications, it was discovered that the channel spacing parameter does not conform telecommunication standards. The correct shift of the geometric parameter ”separation of the output waveguides” leads to the standard-conform channel spacing.
According to the current state of the art, no commercial tool is available which calculates the shift of this parameter correctly. The aim of this thesis is the development of a software tool to calculate the accurate shifting of the geometric parameter ”separation of the output waveguides” of an AWG. This tool operates as an interface between the design and evaluation processes and must be able to import the data format of the evaluation process and returns the data in a suitable data format for the design process. The Vorarlberg University of Applied Sciences uses three different methods for the shifting of the geometric parameter ”separation of the output waveguides”. These methods are evaluated and optimised as part of this thesis. Additionally, it has been determined that the shift of the geometric parameter ”separation of the output waveguides” has no significant impact on the performance of the AWG.
Die Mensch-Roboter-Kollaboration verspricht, die Leistungsfähigkeit eines Roboters und die Stärken eines Menschen zu kombinieren. Das junge Thema bringt nicht nur Vorteile, sondern auch neue Sicherheitsbestimmungen und aufwändige Validierungsverfahren mit sich, was den Zeitbedarf für die Entwicklung neuer MRK-Applikationen erhöht. Oft ergibt sich erst bei der Validierung, dass die Sicherheitsbestimmungen (meist die biomechanischen Grenzwerte) nicht eingehalten werden können und dadurch Änderungen an der Applikation durchgeführt werden müssen. So bildet sich ein Kreislauf aus „Validieren“ und „Änderungen vornehmen“, der erst nach mehreren Zyklen beendet werden kann. Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, Empfehlungen zu konzipieren, mit welchen dieser Kreislauf frühzeitig durchbrochen werden kann. Die Arbeit beschränkt sich dabei auf das Leistungs- und Kraftbegrenzungsschutzprinzip. Um den Einfluss unterschiedlicher Parameter, wie beispielsweise die maximale TCP-Geschwindigkeit oder die Greifergeometrie, auf die Kollisionskräfte und Drücke zu erforschen, wurde ein biofideles Messsystem und ein Roboter vom Typ ABB GoFa™ verwendet. Diese Untersuchungen dienen zusammen mit den Sicherheitsbestimmungen als Grundlage der Gestaltungsempfehlungen. Um eine Anwendung der Empfehlungen vorzuzeigen, wird in der vorliegenden Arbeit exemplarisch eine MRK-Applikation gestaltet und validiert
Der Energieausweis stellt sich als wichtiges Instrument zu Dekarbonisierung des Gebäudesektors dar. Aufgrund dieser zentralen Wichtigkeit kommt auch der Qualitätssicherung von Energieausweisen eine tragende Bedeutung zuteil. Während die Übereinstimmung von Energieausweisberechnungen mit realen Verbrauchswerten gut erforscht ist, gibt es wenig Informationen hinsichtlich der Qualität von ausgestellten Energieausweisen. Vorliegende Arbeit befasst sich mit der Identifikation von Fehlerquellen bei der Eingabe energetisch relevanter Daten. Dabei wird das Ausfindigmachen von fehlerhaften energetischen Eingaben bei real ausgestellten Energieausweisen, die Ermittlung deren Fehlerquote und Auswirkungen auf die energetischen Kennzahlen HWB, PEB, CO2 und IO3 angestrebt.
Energetisch relevanten Daten zum Gebäude, dessen Haustechniksystemen, Klimadaten, Nutzungsprofil und rechtlich relevante Eingaben wurden bei vier Energieausweisen auf deren korrekte Eingabe geprüft. Hierdurch konnten Fehlerquellen zur Eingabe von Gebäude- und Haustechnikdaten ausgemacht werden konnten. Eine genauere Kontrolle einzelner Eingaben an einer größeren Stückzahl von Energieausweisen ergab deutliche Fehlerpotentiale bei der Eingabe von PV- und thermischen Solaranlagen als auch bei der Berechnung des Ökoindex (OI3).
Aufgrund des anhaltenden Klimawandels wird eine Reduzierung des Ausstoßes von Kohlendioxid (CO2) immer wichtiger. Dabei könnte die Verwendung und Weiterentwicklung von CO2-Gashydraten als „Carbon Capture“-Methode (CC) einen großen Beitrag leisten. Bei der Bildung von Gashydraten wird Gas in den Hohlräumen eines Hydratgitters, welches sich unter hohen Drücken und niedrigen Temperaturen bildet, eingeschlossen. In dieser Arbeit wurden verfahrenstechnische Methoden getestet, um die Dynamik der Gashydratbildung zu verbessern. Dies wird vor allem durch eine Verbesserung von Massen- und Wärmetransport erreicht. Das Hauptproblem für die langen Bildungszeiten ist unter anderem eine sehr geringe Kontaktfläche. Diese kann durch den Einsatz eines Rührers, eines permanenten Gasdurchflusses und durch die Verwendung von Dry Water erhöht werden. Dry Water besteht aus vielen winzigen Wassertröpfchen, die von hydrophobiertem Siliziumdioxid (SiO2) umschlossen sind. Dadurch kann die Dauer der Induktions- und Wachstumsphase der Gashydratbildung verkürzt werden.
In dieser Arbeit wird ein Reaktor mit 30 ml Volumen und ein Schrägblattrührer mit einem Durchmesser von 17 mm verwendet. Der Rührer wurde bei einer maximalen Drehzahl von 15 000 rpm ca. alle 10 min für max. 30 s betrieben, bis die Wachstumsphase der Gashydratbildung beginnt. Der Gasdurchfluss hatte einen Volumenstrom von ca. 4 slm. Das verwendete Dry Water wurde in einem Haushaltsmixer bei 25 000 rpm aus Kieselsäure und Wasser hergestellt und besitzt einen Wasseranteil von 95 %. Es wurden unterschiedliche Kombinationen getestet. Die kürzeste Induktionszeit wurde mit durchschnittlich 6,9 min durch den Einsatz eines Rührers in Kombination mit einem Gasdurchfluss und Wasser erreicht, bei einem Volumenverhältnis zwischen Gas und Wasser von 8,8 v/v nach 60 min. Die größte Menge an Gashydrat konnte durch den Einsatz von Dry Water in Kombination mit einem Gasdurchfluss erreicht werden. Das führte nach 60 min zu einem Volumenverhältnis zwischen Gas und Wasser von 14,9 v/v. Die Induktionszeit betrug dabei 120 min.
In unserer digitalen Welt haben es einige Technologie-Marken bis ganz nach oben geschafft. Große Tech-Unternehmen wie Apple, Amazon, Microsoft und Google belegen die ersten Plätze der Best Global Brands im Jahr 2021 (Interbrand, 2021). Aber auch Automobilhersteller wie Toyota, Mercedes-Benz und BMW spielen ganz oben mit.
Wir möchten zunehmend mit unserer Außenwelt vernetzt sein, auch während dem Autofahren (Ulrich, 2015). So haben wir die Möglichkeit, unser Smartphone über eine Integrations-Schnittstelle, wie z.B. Apple CarPlay, in das vorhandene Infotainment-System des Autos zu integrieren. Durch die Integration werden zwei Systeme von unterschiedlichen Marken, basierend auf verschiedenen Styleguides, auf einem Bildschirm abwechselnd genutzt und dargestellt. Man kann zwischen den beiden Systemen hin und her wechseln, je nachdem, welche Funktionen man gerade nutzen möchte. Dabei entsteht einerseits ein heterogenes Benutzererlebnis für die Nutzerinnen und Nutzer, und auch für Designerinnen und Designer entstehen gewisse Herausforderungen. Lassen sich die Systeme unterschiedlicher Marken bis zu einem gewissen Punkt visuell aneinander annähern, und kann dadurch die Usability für die Nutzerinnen und Nutzer erhöht werden? Mit diesen Herausforderungen im Design beschäftigt sich diese Arbeit.
Ergebnis ist die Konzeption eines Gestaltungssystems, welches einen Vorschlag für die Annäherung zwei heterogener grafischer Benutzeroberflächen von zwei unterschiedlichen Marken bietet, wenn diese zusammen auf einem Bildschirm dargestellt und von den Nutzerinnen und Nutzern genutzt werden können. Anhand des Systems können die Interfaces aneinander angenähert werden, und sich dennoch über identifizierte Gestaltungselemente differenzieren.
Durch künstliche Intelligenz gesteuerte Prozesse haben einen großen Einfluss auf unsere Wahrnehmung und auch umgekehrt beeinflussen sozio-kulturelle Vorstellungen digitale Prozesse. Technologien, die von einer durch geschlechtsspezifische Datenlücken geprägten Gesellschaft entwickelt werden, reproduzieren stereotype Narrative und Gender Biases. Die Arbeit mit der Forschungsfrage Wie tragen Suchmaschinen zu einer Fortschreitung von Gender Biases durch geschlechtsspezifische Datenlücken bei?, wird mit aus diversen Bereichen herangezogener Literatur, sowie eigenen experimentellen Ansätzen zur Erkenntnisgewinnung verfasst. Die Problemstellung wird in die folgenden Bereiche unterteilt und diskutiert: die Gender Data Gap, welche fehlende Daten über nicht-männliche Personen beschreibt, die Gender Gap, die das Fehlen nicht-männlicher Personen in Entwicklungsprozessen thematisiert und Algorithmische Biases, welche mit unterschiedlich starkem menschlichen Einfluss dargelegt werden. Die durchgeführten Untersuchungen befassen sich mit Darstellungen von Geschlecht durch die Suchmaschine Google. Es konnte bestätigt werden, dass stereotype Identitätsdarstellungen vorkommen und Google eine generisch-maskuline Sichtweise vertritt, wodurch geschlechtsspezifische Datenlücken verstärkt werden. Mit dem Ziel, Biases in digitalen Prozessen sichtbar zu machen, werden in dieser Arbeit gestalterische Lösungsansätze präsentiert, die an verschiedenen Punkten der Problemstellung anknüpfen.
Kooperation setzt einen Informationsaustausch voraus. Die Veränderung der Kooperation durch die Globalisierung und Dezentralisierung von zusammenarbeitenden Personen und Organisationen ließen neue Kommunikationswege entstehen. Innerhalb der Jahre 1980 – 2022 wurden Technologien entwickelt, die den Informationsaustausch und die soziale Interaktion im digitalen Raum beeinflussen. Ein wesentliches Werkzeug dafür sind sogenannte Groupwares. Sie sind „[...] computer-based systems that support groups of people engaged in a common task (or goal) and that provide an interface to a shared environment.“ (Ellis; Gibbs; Rein 1991)
Das Ziel dieser Arbeit ist die Gestaltung einer solchen Groupware bzw. eines Kollaborationstools als Unterstützung für Meetings auf Basis gesellschaftlicher Einflüsse. Beginnend mit der aktuellen Beschaffenheit und Klärung der Begriffswelt, folgt darauf die Auseinandersetzung mit theoretischen Hintergründen, die eine Bearbeitung dieses Themas erst erlauben. Im nächsten Schritt wird die technische Realisierung mit all ihren Projektschritten, vom Grundgedanken bis hin zum Einsatz in unterschiedlichen Bereichen, erläutert. Die durchgeführte Evaluation in simulierten Umgebungen gibt Rückschlüsse auf eine Adaption.
Anschließend werden Empfehlungen für eine weitere Entwicklung und Untersuchungen abgegeben und zukünftige Möglichkeiten behandelt.
Mit der VRV 2015 wurde die österreichische Voranschlags- und Rechnungsabschlussverordnung reformiert. Die vorangegangene VRV 1997 wurde dadurch großteils abgelöst. Grundstruktur bildet dabei der Drei-Komponenten-Haushalt bzw. das Drei-Komponenten-Rechnungssystem bestehend aus Vermögens-, Finanzierungs- und Ergebnishaushalt. In diesen Haushalten werden die Finanzdaten der einzelnen österreichischen Gemeinden gesammelt.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, unter Verwendung dieser Finanzdaten relevante Finanzkennzahlen zu identifizieren, welche Rückschlüsse auf die Finanzlage einer Gemeinde ermöglichen. Somit wurden die öffentlich auf der Onlineplattform www.offenerhaushalt.at zur Verfügung stehenden Daten von 1.327 der insgesamt 2.095 österreichischen Gemeinden verwendet. Da der Fokus in dieser Arbeit ausschließlich auf Gemeinden liegt, wurden nur Marktgemeinden und Gemeinden ohne Status berücksichtigt, um die Forschungsfrage beantworten zu können. Dafür wurden in einem ersten Schritt sorgfältig ausgewählte Kennzahlen berechnet und für jede Kennzahl wurde ein Bewertungsschema erstellt. Anschließend wurden die Gemeinden in verschiedene Gruppen eingeteilt und mittels verschiedener Methoden der deskriptiven und multivariaten Statistik analysiert. Die Gemeinden wurden anhand ihrer Einwohnerzahl, ihrer Kennzahlbewertung und ihrer Ähnlichkeit in jeweils drei Gruppen eingeteilt. Die Analysen anhand dieser Einteilungen führten zum Ergebnis, dass vor allem größere Gemeinden eine bessere Finanzlage aufweisen als kleine und mittelgroße Gemeinden. Zudem konnten einzelne Kennzahlen (Eigenertragsquote, Quote freie Finanzspitze und Nettovermögensquote) als relevante Einflussfaktoren für die Beschreibung der Finanzlage einer Gemeinde identifiziert werden. Ein Zusammenhang zwischen Bundesland und Finanzlage konnte nicht hergestellt werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die VRV 2015 die Transparenz und Vergleichbarkeit der Finanzdaten der Gemeinden erhöht. Auch die Berechnung aussagekräftiger Kennzahlen bietet zusätzliche Möglichkeiten die Gemeinden zu vergleichen. Auch wenn der zur Verfügung stehende Datensatz (noch) nicht vollständig ist, birgt die VRV 2015 und die damit verbundene verbesserte Übersicht großes Potenzial zur Vereinfachung der Bewertung und Vergleichbarkeit von Gemeinden.
Wohnzukünfte
(2022)
Die Thematik Wohnen ist in ihren Abhängigkeiten vielschichtig und damit komplex. Wird der Fokus jedoch nicht auf die einzelnen Aktanten, sondern auf die Beziehungen gelegt, kristallisiert sich die Nachbarschaft mit ihren Bewohner:innen an der Schnittstelle zu allen anderen Akteur:innen heraus. Vorstellungen von Gesellschaften in Form von Ideologien und die Gestaltung von Räumen sind direkt miteinander verknüpft. Doch die zeitgenössische Architektur basiert noch immer auf dem Wohnverständnis des 19. Jahrhunderts, der patriarchalen Kleinfamilie. Zeitgenössisch verändern sich Lebensformen aber zunehmend und werden immer vielfältiger. Welche Wünsche, Bedürfnisse und Anforderungen haben also Menschen heute an ihren Wohnraum? Wie stellen sie sich ihre Zukunft des Wohnens vor und was bedeutet für sie, sich zuhause fühlen? Was möchten Menschen mit anderen teilen und wie sieht für sie eine gute Nachbarschaft aus?Es gibt viele Studien und Erhebungen im Bereich der ‚Hard Facts‘, also Haushaltsgröße, Wohnfläche, Nutzungsfläche oder Preis, doch bis dato kaum relevantes, öffentlich zur Verfügung stehendes Wissen im Bereich der ‚Soft Facts‘, die die eben aufgeworfenen Fragen beinhalten. Diese Wünsche und Bedürfnisse lassen sich nur schwer mit klassisch standardisierten Erhebungs- und Beteiligungsformaten erfassen, wie sie in herkömmlichen Beteiligungsprozessen der Quartiers- und Immobilienentwicklung, aber auch von Statistikunternehmen eingesetzt werden.
Die Materialität jedoch, die Methode, mit der Wünsche und Bedürfnisse erfasst werden sollen, hat einen maßgeblichen Einfluss darauf, welche Handlungsabläufe bzw. welche unterschiedlichen Gesellschaftsstrukturen hervorgerufen werden. ‚Körperliches‘ Wissen, das über das Ausüben sozialer Praktiken entsteht, entspricht oftmals nicht dem Explizierten, weshalb das wirkliche Tun, statt nur das Darüber-Sprechen, in der Erforschung von komplexen, sozialen Phänomenen so wichtig ist. Praxisintegrierende Designforschung kombiniert mit einem Mixed-Methods-Ansatz ermöglicht genau das. Im Forschungsprozess dieser Masterarbeit wurden auf diese Weise vier Formate zur Erforschung von Wünschen und Bedürfnissen der Vorarlberger:innen an den (erweiterten) Wohnraum entwickelt, getestet, evaluiert und zur Datenerhebung eingesetzt. Die daraus entstandenen Daten wurden multiperspektivisch interpretiert, diskutiert und zu zwölf Thesen, zwölf möglichen ‚Wohnzukünften‘ synthetisiert.