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Highly-sensitive single-step sensing of levodopa by swellable microneedle-mounted nanogap sensors
(2023)
Microneedle (MN) sensing of biomarkers in interstitial fluid (ISF) can overcome the challenges of self-diagnosis of diseases by a patient, such as blood sampling, handling, and measurement analysis. However, the MN sensing technologies still suffer from poor measurement accuracy due to the small amount of target molecules present in ISF, and require multiple steps of ISF extraction, ISF isolation from MN, and measurement with additional equipment. Here, we present a swellable MN-mounted nanogap sensor that can be inserted into the skin tissue, absorb ISF rapidly, and measure biomarkers in situ by amplifying the measurement signals by redox cycling in nanogap electrodes. We demonstrate that the MN-nanogap sensor measures levodopa (LDA), medication for Parkinson disease, down to 100 nM in an aqueous solution, and 1 μM in both the skin-mimicked gelatin phantom and porcine skin.
Highly-sensitive single-step sensing of levodopa by swellable microneedle-mounted nanogap sensors
(2022)
Microneedle (MN) sensing of biomarkers in interstitial fluid (ISF) can overcome the challenges of self-diagnosis of diseases by a patient, such as blood sampling, handling, and measurement analysis. However, the MN sensing technologies still suffer from poor measurement accuracy due to the small amount of target molecules present in ISF, and require multiple steps of ISF extraction, ISF isolation from MN, and measurement with additional equipment. Here, we present a swellable MN-mounted nanogap sensor that can be inserted into the skin tissue, absorb ISF rapidly, and measure biomarkers in situ by amplifying the measurement signals by redox cycling in nanogap electrodes. We demonstrate that the MN-nanogap sensor measures levodopa (LDA), medication for Parkinson disease, down to 100 nM in an aqueous solution, and 1 μM in both the skin-mimicked gelatin phantom and porcine skin.
Diese Arbeit untersucht ARM und DSP Multiprozessor Ein-Chip-Systeme von Analog Devices hinsichtlich deren Programmierung, Fähigkeiten und Limitierungen. Durch die Integrierung von unterschiedlichen Hardware-Beschleunigern und Prozessoren in Ein-Chip-Systeme wird echte Nebenläufigkeit ermöglicht. Allerdings wird durch die Integrierung mehrerer Prozessoren die Komplexität der Programmierung von Ein-Chip-Systemen erhöht. Im Zuge dieser Arbeit wird untersucht, was bei der Programmierung von ARM und DSP Ein-Chip-Systemen hinsichtlich der heterogenen Prozessoren und Peripheriebausteinen beachtet werden muss. Dabei werden zuerst die Gründe für heterogenes Rechnen und die Trendwende zu Multiprozessorsystemen erläutert. Anschließend wird der aktuelle Stand der Technik erarbeitet und Programmiermodelle beschrieben, die das Programmieren von heterogenen Multiprozessorsystemen vereinfachen. Überdies werden zwei Fallbeispiele gewählt, mit denen bedeutsame Eigenheiten der Programmierung eines Ein-Chip-Systems erarbeitet werden. Im ersten Fallbeispiel werden anhand der UART-Peripherie Erkenntnisse des Ein-ChipSystems dargelegt, die praktische Auswirkungen auf die Verwendung des Systems haben. Im zweiten Fallbeispiel wird bei der Berechnung der schnellen Fourier Transformation das heterogene System auf dessen Rechenleistung untersucht. Dabei wird die Performanz des Hardware-Beschleunigers gegenüber unterschiedlichen Software-Bibliotheken verglichen und die verschiedenartigen Implementierungen analysiert. Zudem werden durch die Performanzanalyse die Einflüsse der Speicherhierachie des Ein-Chip-Systems ermittelt. Weiterhin wird gezeigt, dass sich die Bibliotheken von Analog Devices in deren Anwendung und Performanz voneinander unterscheiden. Außerdem wird veranschaulicht, dass je nach Anwendungsfall eine nicht für DSPs ausgelegte quelloffene Implementierung konkurrenzfähig zu den optimierten Bibliotheken von Analog Devices und dem Hardware-Beschleuniger ist. Zudem wird durch die Analyse der Mehraufwand ermittelt, der für die Konfiguration des Hardware-Beschleunigers aufgebracht werden muss. Dabei wird gezeigt, dass die Verwendung des Hardware-Beschleunigers erst ab einer bestimmten Anzahl an Abtastwerten rentabel ist. Abschließend werden die zwei Fallbeispiele für einen Konzeptnachweis verknüpft, der die Möglichkeiten des heterogenen Rechnens veranschaulicht.
Herausforderungen im Umgang mit Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt an Frauen mit Fokus auf die Clubbingszene am Beispiel Vorarlberg. Theoretischer Hintergrund: Sexuelle Gewalt in der Clubbingszene ist bisher nur wenig erforscht und es existiert eine hohe Dunkelziffer an sexuellen Übergriffen. Die körperlichen, psychischen und sozialen Auswirkungen für Betroffene können massiv sein. Um geeignete Präventionsmaßnahmen für sexuelle Gewalt zu entwickeln, müssen die unterschiedlichen Faktoren, die zur Ausübung von sexueller Gewalt führen, beleuchtet und auf gesamtgesellschaftlicher Ebene behandelt werden. Ziel der Arbeit: Ziel dieser Arbeit ist es, herauszufinden welche Herausforderungen sich bei der Umsetzung von Präventionsmaßnahmen für Institutionen und Clubbetreiber:innen ergeben und wie diese behoben werden können. Zudem soll die Zusammenarbeit und die Umsetzung dieser zwischen sozialen Institutionen und den Clubbetreiber:innen erforscht werden. Dazu wird folgende Forschungsfrage entwickelt: Welche Herausforderungen stellen sich in der Implementierung der vorhandenen Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt an Frauen seitens der klinischen Sozialen Arbeit in Zusammenarbeit mit der Clubbingszene in Vorarlberg? Methode: Zur Beantwortung der Forschungsfrage wurden insgesamt zehn problemzentrierte Interviews durchgeführt. Zum einen wurden fünf Expert:innen aus unterschiedlichen Berufssparten befragt, zum anderen fünf Clubnutzer:innen, die in der Clubbingszene Vorarlberg aktiv sind. Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen, dass beim Großteil der befragten Personen ein hohes Bewusstsein für das Thema haben. Trotzdem wird sexuelle Gewalt in der Clubbingszene sehr häufig bagatellisiert und nicht als solche wahrgenommen. Die gesellschaftlich verankerten Geschlechterrollen sind dabei nicht förderlich. Schlussfolgerung: Es besteht Handlungsbedarf in Bezug auf Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt in der Clubbingszene. Dies kann nur geschehen, wenn eine zunehmende Sensibilisierung und Bewusstseinsschaffung für sexuelle Gewalt in der Gesellschaft stattfinden.
Mit Industrie 4.0 kündigte sich in Unternehmen ein großer Wandel. Dieser ist insbesondere im Bereich der Fertigung und Produktion spürbar. Von der vierten industriellen Revolution sollen Unternehmen profitieren, indem Prozesse digitalisiert und automatisiert, neue Technologien implementiert und die Wettbewerbsfähigkeit gesichert wird. Deswegen wird die Industrie 4.0 von vielen Unternehmen als Chance gesehen. Mit dem Einsatz von digitalen Technologien erhoffen sich Unternehmen, ihre Potenziale auszuschöpfen und sich Wettbewerbsvorteile zu sichern.
Im Hinblick auf die Industrie 4.0 sind jedoch kleine und mittlere Unternehmen vor Herausforderungen gestellt. Die Gründe hierfür sind vielfältig und werden in der vorliegenden Masterarbeit beleuchtet.
Dies führt dazu, dass KMU bei dem technischen, digitalen Fortschritt im Rahmen der Industrie 4.0 hinterherhinken. Es fällt ihnen schwer, den eigenen Status quo zu ermitteln und richtige Entscheidungen zu treffen, um die Hürden der Industrie 4.0 erfolgreich zu meistern. Damit dies gelingt, empfiehlt sich zu analysieren, wo das jeweilige Unternehmen aktuell steht und wie es sich abheben möchte, um seine Entscheidungen gezielt auf die Transformation von Industrie 4.0 ausrichten zu können.
Solche Orientierungshilfen, wie Referenz- oder Reifegradmodelle, die auf die Bedürfnisse der KMU eingehen und explizit auf ihre individuellen Anforderungen ausgerichtet sind, sind ein wichtiger Bestandteil der Masterarbeit.
In der vorliegenden Masterarbeit soll somit folgende Forschungsfrage beantwortet werden:
Warum sind die IT-Prozesse besonders kritisch für KMU in der Industrie 4.0 und lässt sich ein unterstützendes, reifegradbasiertes Referenzmodell zur Verbesserung der IT-Prozesse entwickeln?
Hallo. Ich bin Lio.
(2022)
Von Assistenzrobotern im Pflegebereich erhofft man sich Unterstützung in vielfacher Weise: Sie sollen zur Erleichterung für das Pflegepersonal führen (z.B. durch Handreichung von Gegenständen), mehr Sicherheit bringen (z.B. indem sie Nachschauen, sobald Auffälliges registriert wird) und zu einem gesunden Altern (z.B. körperliche Aktivierung) und zu mehr Teilhabe (z.B. psychosoziale Aktivierung) beitragen. Ihre Funktionen versprechen daher einerseits Assistenz für Pflege- und Betreuungspersonal (z.B. Transport- und Serviceaufgaben) und andererseits soziale Assistenz für Senior:innen in Pflegesituationen (z.B. Unterhaltung, Aktivierung).
In dem Projekt PUR (Pflegeunterstützende Robotik) wurde der Roboter Lio der Firma F&P Robotics AG über einen Zeitraum von 22 Monaten in Wohnbereichen in zwei Pflegeeinrichtungen in Konstanz und Schaffhausen getestet und situationsangepasst weiterentwickelt. Mit Unterstützung des Personals und der Bewohner:innen vor Ort wurde Lio anhand der Kriterien Usability, User Experience, Akzeptanz sowie seinen Nutzen für die Organisation evaluiert. Neben den Befragungen der Akteur:innen in den beiden Einrichtungen erfolgte eine systematische Erfassung und Analyse von Informationen und Daten anhand von Logfiles und Dokumenten in welchen Nutzungsdauer und -häufigkeit sowie Fehlerraten erfasst wurden.
Es wurde deutlich, dass Lio sich noch hinsichtlich aller Kriterien verbessern muss um die hohen Erwartungen bezüglich einer wahrnehmbaren Entlastung des Pflegepersonals bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung oder Verbesserung der Lebensqualität der Bewohner:innen erfüllen zu können. Als Schlüsselfunktion für eine optimierte Usability und User Experience wird die Bedienbarkeit über Sprache betrachtet. Zum einen aus Sicht der Pflege- und Betreuungskräfte die Lio z.B. in hektischen Situationen in der Nachtschicht schnell und einfach in seinem Autonomiemodus (z.B. Desinfizieren von Türen) unterbrechen müssen. Zum anderen aus Sicht der Bewohner:innen die ihn ansprechen, aber nicht verstanden werden, womit das aktivierende Potential, das in Lio steckt, nicht ausgeschöpft wird.
Eine routinemäßige Einbindung von Assistenzrobotern wie Lio in die Pflege- und Betreuungspraxis erfordert neben der Lösung von technischen Problemen (wie zuverlässige Navigation, Sprachinteraktion) auch geeignete Beteiligungsansätze der Akteuer:innen. Diese sind so zu gestalten, dass nicht nur die technikaffinen Personen abgeholt werden, sondern allen ein entsprechendes Angebot gemacht wird, den Umgang mit dem technischen System zu erproben und in der Kontrolle und Bedienung Sicherheit zu erlangen.
Die befragten Akteur:innen sehen eine Zukunft für Assistenzroboter sofern sie autonom, zuverlässig und jederzeit gut kontrollierbar funktionieren und stehen dem digitalen Transformationsprozess in der Pflege größtenteils sehr offen gegenüber.