Effects of anxiety on decision making and visual search Behaviour in dynamic, time-constrained situations

Einleitung Aktuelle empirische Befunde deuten darauf hin, dass Sportler/innen durch Stress und erhöhte Angst eine reduzierte Effizienz bei der Entscheidungsfindung aufweisen (Wilson, 2008). Erklärt werden kann dieser Befund durch die Attentional-Control-Theory (ACT, Eysenck et al., 2007), die postuliert, dass aufmerksamkeitslenkende Prozesse unter Angst gestört werden. Um diese Annahme für komplexe Situationen im Sport zu prüfen, wurden Fußballspieler unter erhöhten und regulären Druckbedingungen verglichen. Methode Je 11 Experten und Nicht-Experten hatten aus der Perspektive des Abwehrspielers die Aufgabe, in zwei mal 24 Spielsituationen so schnell und korrekt wie möglich verbal anzugeben, welche Aktion der ballführende Spieler (in naher vs. ferner Spielsituation) nach Ausblendung der Szene ausführen wird. Während im ersten Block der Druck nicht erhöht wurde, wurden Druckbedingungen im zweiten Block u.a. durch eine Wettkampfsituation und „falscher“ Ergebnisrückmeldung gesteigert. Entscheidungs- und Blickverhalten (u.a. Anzahl Fixationen), Pupillengröße, Zustandsangst und „Mental Effort“ (Wilson, 2008) wurden erfasst. Neben Expertiseunterschieden wurde erwartet, dass erhöhte Angst die Entscheidungseffizienz sowie das Blickverhalten stört (ACT-Annahme), was mit 2 (Experten/Nicht-Experten) x 2 (nahe/ferne Spielsituation) x 2 (hohe/reguläre Druckbedingung) ANOVAs (? = .05) mit Messwiederholungen auf den letzten beiden Faktoren geprüft wurde. Ergebnisse Druckmanipulationen führten zu höherer Zustandsangst und größeren Pupillendurchmessern. Neben Expertiseunterschieden – Experten antworteten schneller, korrekter und zeigten ein situationsangepasstes visuelles Suchverhalten – wiesen beide Gruppen in Drucksituationen längere Antwortzeiten und höheren Mental Effort auf. Erhöhter Druck führte bei Experten zur Reduktion der Fixationsortwechsel für ferne Spielsituationen. Nicht-Experten differenzierten ihr Suchverhalten weder zwischen Bedingungen noch für Spielsituationen. Diskussion Die Resultate bestätigen die ACT-Annahme, dass Angst und Stress die sportliche Leistung durch längere Reaktionszeiten, höhere kognitive Anstrengung und ein teilweise ineffizientes visuelles Suchverhalten negativ beeinflusst. Eine gestörte Balance zwischen Top-Down und Bottom-Up-Prozessen könnte die Ursache sein (Eysenck et al., 2007). Literatur Eysenck, M. W., Derakshan, N., Santos, R., & Calvo, M. G. (2007). Anxiety and cognitive performance: Attentional control theory. Emotion, 7, 336–353. Wilson, M. (2008). From processing efficiency to attentional control: A mechanistic account of the anxiety-performance relationship. International Review of Sport and Exercise Psychology, 1, 184– 201. 2 Vorträge und Poster

Kosten-Nutzen-Analyse einer Intervention zur Verbesserung der Eutergesundheit in Schweizer Milchviehbetrieben

Das Ziel dieser Arbeit war die Berechnung der Eutergesundheitskosten in Schweizer Milchviehbetrieben und die Schätzung der ökonomischen Effizienz einer Intervention zur Verbesserung der Eutergesundheit. In 49 Betrieben wurden dafür die Mastitis-Kosten ein Jahr vor und im Jahr während der Intervention auf Herdenebene erhoben und durch die jeweilige Anzahl laktierender Kühe dividiert. Vierundzwanzig Betriebe erhielten zu Beginn der Studie einen Bericht mit Empfehlungen zur Verbesserung der Eutergesundheit und wurden anschliessend während eines Jahres monatlich durch ihren Bestandestierarzt weiterbetreut. Die übrigen 25 Betriebe erhielten keine Empfehlungen und wurden als negative Kontrollgruppe genutzt. Im ersten Analyse-Jahr (2 Jahre vor der Intervention, 2010) betrugen die Eutergesundheitskosten im Median unabhängig von der Gruppenzuteilung CHF 209.– pro laktierende Kuh. Während des Interventionsjahres (2012) lagen sie bei CHF 191.– für Kontrollbetriebe bzw. CHF 396.– für betreute Betriebe. Die Mehrausgaben während der Intervention beliefen sich für die betreute Gruppe im Median auf CHF 159.– pro laktierende Kuh. Auf nationaler Ebene wurden die Mastitis-Kosten im Jahr 2010 auf CHF 129.4 Millionen/Jahr geschätzt. Mit Hilfe des in der vorliegenden Studie verwendeten Berechnungsmodells kann die Wirtschaftlichkeit zukünftiger Mastitiskontrollprogramme beurteilt werden.

Formatives Selbst- und Peer-Assessment im Unterricht peripher venöser Venenpunktion

Das Lernen einer Fertigkeit durch Demonstration und anschließendes Üben wird „Modeling“ genannt. Es basiert darauf, die Diskrepanz zwischen dem Soll-Zustand (Demonstration) und dem Ist-Zustand (Üben) zu erkennen und zu beheben. Dafür ist die exakte Analyse der eigenen Fertigkeiten beim Üben unentbehrlich. Entsprechend ist auch bekannt, dass formative Evaluationen wesentlich zum erfolgreichen Lernen beitragen. Wir haben deshalb im Kurs für periphere Venenpunktion im 3. Studienjahr formatives Selbst- und Peer-Assessment eingeführt. Die Struktur des Assessment entspricht einem DOPS (dircect observation of procedural skills). DOPS stammt aus dem Arbeitsplatz-basieren Assessment und beinhaltet die Beurteilung folgender Kriterien: Vorbereitung/Nachsorge, technische Fertigkeit, Asepsis/Sicherheit, klinische Urteilsfähigkeit, Organisation/Effizienz, professionelles Verhalten, Gesamteindruck. Diese Kriterien wurden für den Unterricht konkretisiert (z.B. Vorbereitung mit Beschriftung der Röhrchen, etc.) und den Studierenden als Merkblätter ausgeteilt. Die Studierenden beurteilten ihre eigene Performance bzw. die eines Kommilitonen, gaben sich Feedback und legten individuelle Lernziele zur Verbesserung fest. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass sowohl der Übende, als auch der beobachtende Kommilitone, die optimale Ausführung der jeweiligen Tätigkeit reflektieren, welches für beide eine Möglichkeit zum Lernen bietet . Bei der Evaluation des Kurses wurden die Handouts mit den Kriterien der DOPS von Teilnehmern von 9 der 10 Gruppen positiv erwähnt. Im Rahmen eines Debriefing mit den studentischen Tutoren wurde jedoch kritisch angemerkt, dass der Prozess der formativen Selbst- und Fremdevaluation den Studierenden im 3. Studienjahr nicht vertraut war. Es war für die Teilnehmer schwierig konkretes Feedback zu geben und individuelle Lernziele festzulegen. Für das kommende Jahr planen wir in Bezug auf den Kurs folgendes: Die Kriterien der korrekten Durchführung einer Fertigkeit zu formulieren wird von den Teilnehmern als hilfreich empfunden und soll deshalb beibehalten werden. Die Studierenden, die dieses Jahr an dem Kurs teilnehmen, haben bereits ein Feedbacktraining absolviert. Der Kurs kann deshalb neu an Vorkenntnisse anknüpfen. Darüber hinaus soll der Prozess der Festlegung der individuellen Lernziele in der Schulung der studentischen Tutoren des Kurses mehr Gewicht erhalten, damit die Tutoren die Teilnehmer hier gezielt unterstützen können.

Macht der Fürsorge? Moral und Macht im Kontext von Medizin und Pflege

Wer anderen Gutes tun möchte, benötigt die Möglichkeit, wirksam tätig zu werden. Dabei kann es um Wissen um Therapietechniken und -verfahren gehen, um die Kenntnis derjenigen, die man fragen oder konsultieren sollte, aber natürlich auch um finanzielle Mittel, um etwa Spezialisten, ihre Kompetenzen und technologischen Möglichkeiten nutzen zu können. Man kann diese kulturellen, sozialen und ökonomischen Ressourcen mit dem französischen Soziologen Pierre Bourdieu unter dem Begriff des Kapitals zusammenfassen: Kulturelles, soziales und ökonomisches Kapital bezeichnen dann jeweils einen spezifischen Typ von sozialer Gestaltungsmacht. Aber gerade im Gesundheitswesen ist die Frage nach Gestaltungsmacht heikel. Denn einerseits fühlt sich jemand, der unter einer akuten und vielleicht sogar schmerzhaften Krankheit leidet, oft ohnehin schon verletzlich, ohnmächtig und ausgeliefert, sodass die Frage nach der Macht hier unangebracht oder obsolet erscheint. Andererseits wirkt in einem Bereich, in dem es um Fürsorge (caring), um Wohltun (beneficence), Behandlung und Heilung geht, der Begriff der Macht, den wir oft genug mit Herrschaft und Gewalt verbinden, merkwürdig fehl am Platz. Klassisch wird die Frage nach der Macht im Bereich des Gesundheitswesens unter dem Etikett des Paternalismus verhandelt und vor allem auf das Verhältnis von Arzt und Patient bezogen, in dem dann das normative Benevolenzprinzip und das Prinzips des Respekts vor der Autonomie des Patienten oder der Patientin in Konflikt geraten können. Allerdings lässt sich fragen, ob diese Perspektive nicht eine Engführung darstellt. Denn oft sind nicht nur die unmittelbar kranken oder pflegebedürftigen Patienten und Patientinnen, sondern auch ihre Angehörigen betroffen – bei betagten Patienten ist das sogar die Regel. Zudem sorgt die zunehmende Bedeutung, Präsenz und nicht zuletzt Verwissenschaftlichung der Pflege für möglichen Konfliktstoff zwischen Pflegenden und Behandelnden. Und schliesslich führt der steigende ökonomische Druck zu Reibungsflächen zwischen den zu Effizienz und ökonomischer Nachhaltigkeit verpflichteten Verwaltenden und Behandelnden wie Pflegenden. Der Band, der Beiträge einer interdisziplinären Berner Tagung aufnimmt und durch zusätzliche Perspektiven ergänzt, geht der ‹Macht der Fürsorge› und ihrer Verteilung im Sechseck von Patienten und Patientinnen, Behandelnden, Pflegenden, Verwaltenden, Angehörigen und politisch Verant-wortlichen in ethischer Perspektive nach.

Schnell, aber fair? - Kritische Analyse des Entwurfs der „Testphasenverordnung“

Die Testphasenverordnung bildet die rechtliche Grundlage des Versuchs der Neustrukturierung des Asylverfahrens in der Schweiz und hat sich somit an deren Zielvorgaben zu messen. Aus diesem Grund wird in diesem Artikel die Frage untersucht, ob das Ziel der Effizienz unter gleichzeitiger Wahrung der Fairness im Asylverfahren durch das aktuelle Umsetzungsvorhaben erreicht wird. Nach einer Darstellung der geplanten Verfahrensabläufe werden zuerst die der Beschleunigung dienenden Bestimmungen der Testphasenverordnung dargestellt und kommentiert, danach diejenigen welche der Fairness und Rechtsstaatlichkeit dienen sollen. Im Ausblick werden weitere Fragen aufgeworfen und es wird versucht eine Einschätzung zu geben, ob das für die Testphase vorgesehene Verfahren geeignet ist, die Glaubwürdigkeit des Asylsystems zu fördern.

Historische Entwicklungen im Wohlfahrtswesen der Schweiz

In diesem Handbuch werden Themen, Handlungsfelder und Organisationen des Schweizer Sozialwesens «sichtbar» gemacht: historische Entwicklungen, aktuelle Herausforderungen, Abhängigkeiten und Zusammenhänge. Fachpersonen aus den Organisationen des Schweizer Sozialwesens sowie Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus Hochschulen zeigen auf, welchen Einfluss Entscheidungen in der Sozial- und Bildungspolitik auf die Lebensverhältnisse der Bevölkerung haben und welchen Beitrag das Sozialwesen an das Wohl aller leistet. Exemplarisch verdeutlicht werden die Besonderheiten des Schweizer Sozialwesens anhand der Sozialversicherungen, der öffentlichen und privaten sozialen Dienste sowie der Sozialen Arbeit als Profession und Disziplin. Beiträge über Subsidiarität, Integration, Lebensqualität, Staatlichkeit und Zivilgesellschaft, Effizienz- und Wirkungsorientierung, Risikominimierung, Prävention, soziale Ungleichheit, Eigenverantwortung und Selbstbestimmung schaffen einen Überblick über aktuelle soziale Problemlagen in der Schweiz und darauf zielende Konzepte. Das Handbuch wurde für die 2. Auflage überarbeitet und ergänzt. Es ist ein unentbehrliches Nachschlagewerk für alle, die sich mit dem Sozialwesen auseinandersetzen: Fachleute aus dem sozialen Bereich, Politikerinnen und Politiker, Studierende, Medienschaffende und weitere interessierte Personen.

Protokollführung und Protokollauswertung bei Sitzungen und Versammlungen. 2. Auflage

Im digitalen Zeitalter hat die Bedeutung von Protokollen zugenommen. Kein Computer ist in der Lage, Diskussionen oder Verhandlungen prägnant zusammenzufassen und Beschlüsse bzw. Entscheidungen mit den wichtigsten Punkten festzuhalten. Zudem hat das Bundesgericht die Business Judgement Rule auch für die Schweiz als anwendbar erklärt. Damit ist klargestellt, dass in den Protokollen ausführlich festgehalten werden muss, auf Grund welcher Ausgangslage, Informationen und Variantenabwägung ein Beschluss oder ein Entscheid zustande gekommen ist. Je weniger in einem Protokoll steht, umso weniger können sich die Entscheidungsträger entlasten. Die Aufgabe der Protokollführung ist damit noch wichtiger geworden. Protokolle sind Visitenkarten eines Unternehmens, einer Institution oder einer Behörde. Form und Inhalt von Protokollen verraten viel über Organisation, Führung und Effizienz. Besonders wichtig aber ist die Tatsache, dass Protokolle einen vielfältigen Nutzen bringen. Sie sind nicht nur blosse Informationsmittel oder Gedächtnisstützen, sondern stellen ein wichtiges Beweismittel für die Rechtmässigkeit von Beschlüssen oder Wahlen sowie für die Erteilung von Aufträgen und Kompetenzen dar. Protokolle dienen mit ihrer Urkundeneigenschaft deshalb oft als Grundlage für Rechtsgeschäfte. Eine ordentliche Protokollführung liefert regelmässig den Nachweis für eine sorgfältige und pflichtbewusste Geschäftsführung. Die Anforderungen an ein Protokoll und an den Protokollführer bzw. die Protokollführerin sind umfangreich und je nach Zweck des Protokolls unterschiedlich. In Sitzungen oder Versammlungen wird viel gesprochen und oftmals sind die Voten mit grossen Emotionen verbunden. Dennoch sollten Protokolle nur das Wesentliche enthalten und stets objektiv, verständlich und wahrheitsgemäss abgefasst sein. Protokollführer und Protokollführerinnen sind deshalb mit einer anspruchsvollen Aufgabe betraut. Dieses Buch soll dazu beitragen, die Protokollführung und Protokollauswertung in privaten und öffentlichen Unternehmen, Institutionen und Verwaltungen zu optimieren. Es kann zudem als Nachschlagewerk zur Beantwortung von auftauchenden Fragen im Zusammenhang mit der Protokollführung dienen. Die vorliegende zweite Auflage enthält neue Muster und zusätzliche Checklisten im Anhang sowie ein noch detailliertes Sachregister, um den Protokollführerinnen und Protokollführern eine echte Hilfe bei ihrer anspruchsvollen Aufgabe zu bieten.

Der Berner Stichprobenplan – Ein Vorschlag für eine effiziente Klumpenstichprobe am Beispiel der Schweiz

Die meisten Bevölkerungsumfragen in der Schweiz beruhen auf Stichproben, die aus dem Telefonregister gezogen werden. Da solche Stichproben bezüglich der Abdeckung der Grundgesamtheit als problematisch anzusehen sind, diskutiere ich hier ein alternatives, von Fritschi et al. (1976) entwickeltes Stichprobenverfahren, bei dem in einem ersten Schritt Gemeinden ausgewählt und dann die Adressen der Zielpersonen über die Einwohnerregister bestimmt werden. Das Verfahren ist dabei so angelegt, dass die Stichprobe ähnlich wie bei einer einfachen Klumpenstichprobe auf eine relativ geringe Anzahl Gemeinden verdichtet wird, die Stichprobe aber trotzdem eine möglichst hohe statistische Effizienz beibehält. Eine Analyse der theoretischen Eigenschaften des Berner Stichprobenplans zeigt, dass das ursprüngliche Verfahren zu leicht verzerrten Stichproben führt. Eine korrigierende Modifikation des Verfahrens wird vorgeschlagen. Zudem wird ein alternativer Ansatz mit verbesserten Eigenschaften, die ex ante geteilte Stichprobe, vorgestellt. Mit Hilfe einer Simulationsstudie werden sodann die Vorzüge des Berner Stichprobenplans gegenüber einer einfachen Klumpenstichprobe illustriert.

Die deutsche Verwaltungswissenschaft und der Ideenimport aus den USA. Über den Einfluss der USA auf die Entwicklung der deutschen Verwaltungswissenschaftstradition während des Deutschen Reichs, der Weimarer Republik, der Zeit des Nationalsozialismus und der Bundesrepublik Deutschland von 1870-1970

Die negativen Vorurteile betreffend Ineffizienz der Verwaltung und Behördenfaulheit stehen in krassem Gegensatz zum Einfluss, den die Verwaltung in der Regelung des alltäglichen Lebens einnimmt. Die Rolle der Verwaltung nahm parallel zur Entwicklung des modernen Staats laufend an Bedeutung zu. Dabei verschob sich zunehmend der Gestaltungsraum von den politischen zu den administrativen Institutionen. Die Verwaltungswissenschaft setzt sich mit diesem Wandel auseinander. Daraus folgen verschiedene Fragestellungen: Gibt es ein genug, ein zu viel oder zu wenig an Staat? An wessen Interessen sollte sich die Verwaltung orientieren, wenn sie ihre Aufgaben gut erfüllen wollte: Dem Souverän oder der Exekutive? Dem Monarchen, dem Volk oder der stärksten Partei? Oder soll sie sich auf das Gemeinwohl ausrichten – so undefiniert dieser traditionsreiche Begriff ist und auch ausschliessende, z.B. völkische, Prinzipien zu umfassen vermag? Oder gelten für die Verwaltung eher abstrakte Maximen wie Rechtsstaatlichkeit, Effektivität oder Effizienz? Die bekanntesten Schlagworte der Verwaltungswissenschaft dürften „Bürokratie“ und „New Public Management“ sein. Beide Begriffe sind stark politisiert und auch in ihrer Bedeutung umstritten, wobei letztere auch nicht der Verwendung im wissenschaftlichen Diskurs entspricht. Dies ist aus bedauerlich, weil es die gesellschaftliche Auseinandersetzung betreffend dieses wichtigen Faktors staatlicher Organisation verhindert. Für die verwaltungswissenschaftliche Auseinandersetzung bedeutet dies vor allem eines: Sich der divergierenden Bedeutungen von Begrifflichkeiten bewusst zu sein. Hier stösst man allerdings auf ein wesentliches Problem: Während die Bedeutung in der öffentlichen Diskussion notorisch unscharf ist, kennt auch der wissenschaftliche Diskurs keine klare Definition der Verwaltung, der Verwaltungswissenschaft oder verschiedener verwaltungswissenschaftlicher Konzepte. Die Schwierigkeit, die Verwaltung und ihre Bereiche zu definieren, kann als Versagen der Wissenschaft verstanden werden (Ellwein, 1966: 15; von Stein, 1965: 2384) oder auch daran liegen, dass das Unterfangen prinzipiell unmöglich ist (Forsthoff, 1973: 1). Auf jeden Fall zeigt die komparative Verwaltungswissenschaft, dass Begriffe und Konzepte aus fremdsprachigen Publikationen und deren Kontext übernommen wurden. Besonders deutlich wird dies darin, dass in der Management-Literatur oder der Policy-Forschung die ursprünglich englischen Begriffe im deutschen Sprachgebrauch ebenfalls verwendet werden. Aber die Bedeutungen der ursprünglichen Ideen haben sich während des Transfers in den neuen wissenschaftlichen und politischen Zusammenhang geändert. Daraus folgt eine zweite Problemdimension, die bereits von Woodrow Wilson (1941 [1887]) im Gründungsdokument der US-Verwaltungswissenschaft aufgeworfen wurde: Für welchen Bereich kann die Verwaltungswissenschaft eine Gültigkeit beanspruchen? Wilson argumentiert, dass die Verwaltung als eine Technik zu betrachten sei. Als solche sei sie unabhängig vom politischen Kontext gültig, weswegen er vorschlug, die USA sollten sich in der Suche nach der besten Staatsverwaltung am preussisch-deutschen Modell zu orientieren. Analoge Gedankengänge können auch in der deutschen Verwaltungswissenschaft festgestellt werden, wenn sich die Forschenden auf ausländische Inspirationen beziehen. Die Forschenden suchen dabei Antworten, die unabhängig von ihrer Herkunft auf die eigenen politischen, ökonomischen oder sozialen Problemstellungen gemünzt sind. Diese Probleme – genauso wie die Lösungsansätze – können globale sein, orientieren sich in der Regel jedoch an den eigenen nationalen Institutionen. Denn nur von diesen können sich die Forschenden erhoffen, dass ihre Lösungsvorschläge in die Praxis umgesetzt werden. Basierend auf dieser Argumentation schliesst die aktuelle komparative Verwaltungswissenschaft auf nationale Traditionen der Verwaltungswissenschaften, die den spezifischen Staatsverständnissen entsprechen (Raadschelders und Rutgers, 1996; Rutgers, 2001b; Stillman, 2001). Dabei werden zwei wesentliche Faktoren ausgeblendet: Erstens wandelte sich das Staatsverständnis im Verlauf der Zeit. Zweitens sind und waren die Verwaltungsforschenden trotz ihrer Ausrichtung an einer nationalen Institution nicht in einem nationalen Diskurs isoliert. In den modernen und zeitgenössischen verwaltungswissenschaftlichen Publikationen wird die internationale Einbettung sowohl in den referierten Werken als auch in den Moden der behandelten Themen und angewandten Methoden evident. Diese Einsicht gilt aber nicht erst ab der Globalisierung in den 1990er Jahren, sondern lässt sich bereits in der Zeit vor der deutschen Staatenbildung aufzeigen. Gerade die Kameralisten reisten häufig zwischen den europäischen Fürstenhäusern umher und sorgten dadurch nicht nur für eine weite Verbreitung ihrer Ansätze, sondern kamen selbstverständlich auch mit fremden Ideen in Kontakt (Wakefield, 2009). Und die Entwicklung in der deutschen Verwaltungswissenschaft nach dem Zweiten Weltkrieg kann ohne eine tiefere Betrachtung der Entwicklungen in den USA nicht verstanden werden. Aus diesem Grund wird hier ein Versuch unternommen, die Entwicklung der deutschen Verwaltungswissenschaft von der Gründung Deutschlands 1871 bis in die 1970er Jahre auf den Einfluss US-amerikanischer Ideen hin zu untersuchen. Dazu werden zuerst in der Sektion I der Untersuchungsgegenstand und die theoretischen Grundlagen eingeführt, anhand derer der Import von Ideen aus den USA durch die deutsche Verwaltungswissenschaft untersucht wird. Sektion II zeigt anhand von Primärquellen die Entwicklung der deutschen Verwaltungswissenschaft. Die Struktur folgt dabei den Phasen sozialer und politischer Umbrüche: Gründung des deutschen Reiches (Kapitel II.1), Zwischenkriegsperiode (Kapitel II.2), Nachkriegszeit (Kapitel II.3) sowie die 1960er und 1970er Jahre (II.4). In Sektion III wird der Ideentransfer analysiert und danach in IV die Konklusionen betreffend die deutsche Tradition der Verwaltungswissenschaft präsentiert.

Modulares Prognosemodell für den einsatzspezifischen Energieverbrauch von Gabelstaplern

Flurförderzeuge leisten einen wesentlichen Beitrag zu den Treibhausgasemissionen in der EU. Aktuell wird ihr Verbrauch in Deutschland in der Regel per VDI-Zyklus prognostiziert. Dieser hat allerdings keinen Bezug zu dem tatsächlichen Nutzungsprofil eines konkreten Flurförderzeugs. Es soll untersucht werden, inwiefern ein modularer Aufbau, der sich einsatzspezifisch anpassen lässt, eine verbesserte Prognose der Verbräuche ermöglicht. Zudem soll analysiert werden, wie viel Mehraufwand diese verbesserte Möglichkeit der Vorhersage für die Hersteller bzw. die Nutzer bedeutet. Am MTL ist ein Messsystem aufgebaut worden, welches neben dem Energieverbrauch auch die Einflussparameter aufnimmt. Es werden exemplarische Messungen vorgestellt.

Fabrication and Characterization of Efficient Optical Filter Arrays Implemented by 3D Nanoimprint

In dieser Arbeit werden optische Filterarrays für hochqualitative spektroskopische Anwendungen im sichtbaren (VIS) Wellenlängenbereich untersucht. Die optischen Filter, bestehend aus Fabry-Pérot (FP)-Filtern für hochauflösende miniaturisierte optische Nanospektrometer, basieren auf zwei hochreflektierenden dielektrischen Spiegeln und einer zwischenliegenden Resonanzkavität aus Polymer. Jeder Filter erlaubt einem schmalbandigem spektralen Band (in dieser Arbeit Filterlinie genannt) ,abhängig von der Höhe der Resonanzkavität, zu passieren. Die Effizienz eines solchen optischen Filters hängt von der präzisen Herstellung der hochselektiven multispektralen Filterfelder von FP-Filtern mittels kostengünstigen und hochdurchsatz Methoden ab. Die Herstellung der multiplen Spektralfilter über den gesamten sichtbaren Bereich wird durch einen einzelnen Prägeschritt durch die 3D Nanoimprint-Technologie mit sehr hoher vertikaler Auflösung auf einem Substrat erreicht. Der Schlüssel für diese Prozessintegration ist die Herstellung von 3D Nanoimprint-Stempeln mit den gewünschten Feldern von Filterkavitäten. Die spektrale Sensitivität von diesen effizienten optischen Filtern hängt von der Genauigkeit der vertikalen variierenden Kavitäten ab, die durch eine großflächige ‚weiche„ Nanoimprint-Technologie, UV oberflächenkonforme Imprint Lithographie (UV-SCIL), ab. Die Hauptprobleme von UV-basierten SCIL-Prozessen, wie eine nichtuniforme Restschichtdicke und Schrumpfung des Polymers ergeben Grenzen in der potenziellen Anwendung dieser Technologie. Es ist sehr wichtig, dass die Restschichtdicke gering und uniform ist, damit die kritischen Dimensionen des funktionellen 3D Musters während des Plasmaätzens zur Entfernung der Restschichtdicke kontrolliert werden kann. Im Fall des Nanospektrometers variieren die Kavitäten zwischen den benachbarten FP-Filtern vertikal sodass sich das Volumen von jedem einzelnen Filter verändert , was zu einer Höhenänderung der Restschichtdicke unter jedem Filter führt. Das volumetrische Schrumpfen, das durch den Polymerisationsprozess hervorgerufen wird, beeinträchtigt die Größe und Dimension der gestempelten Polymerkavitäten. Das Verhalten des großflächigen UV-SCIL Prozesses wird durch die Verwendung von einem Design mit ausgeglichenen Volumen verbessert und die Prozessbedingungen werden optimiert. Das Stempeldesign mit ausgeglichen Volumen verteilt 64 vertikal variierenden Filterkavitäten in Einheiten von 4 Kavitäten, die ein gemeinsames Durchschnittsvolumen haben. Durch die Benutzung der ausgeglichenen Volumen werden einheitliche Restschichtdicken (110 nm) über alle Filterhöhen erhalten. Die quantitative Analyse der Polymerschrumpfung wird in iii lateraler und vertikaler Richtung der FP-Filter untersucht. Das Schrumpfen in vertikaler Richtung hat den größten Einfluss auf die spektrale Antwort der Filter und wird durch die Änderung der Belichtungszeit von 12% auf 4% reduziert. FP Filter die mittels des Volumengemittelten Stempels und des optimierten Imprintprozesses hergestellt wurden, zeigen eine hohe Qualität der spektralen Antwort mit linearer Abhängigkeit zwischen den Kavitätshöhen und der spektralen Position der zugehörigen Filterlinien.

Water loss management strategies for developing countries

Diese Arbeit beschäftigt sich mit nicht in Rechnung stellbaren Wasserverlusten in städtischen Versorgungsnetzen in Entwicklungsländern. Es soll das Wissen über diese Verluste erweitert und aufgezeigt werden, ob diese auf ein ökonomisch vertretbares Maß reduziert werden können. Die vorliegende Doktorarbeit untersucht solche unberechneten Wasserverluste und versucht, neben der Quantifizierung von Leckagen auch Entscheidungswerkzeuge für ein verbessertes Management der Versorgungsnetze in Entwicklungsländern zu erarbeiten. Als Fallstudie dient Harare, die Hauptstadt von Simbabwe. Wasserverluste in Verteilungsnetzen sind unvermeidbar, sollten aber auf ein ökonomisch tragbares Niveau reduziert werden, wenn ein nachhaltiger Betrieb erreicht werden soll. Wasserverluste können sowohl durch illegale und ungenehmigte Anschlüsse oder durch Undichtigkeiten im Verteilnetz, als auch durch mangelhafte Mess- und Berechnungssysteme entstehen. Es sind bereits viele Ansätze zur Verringerung von Verlusten in Wasserverteilsystemen bekannt geworden, entsprechend existieren dazu auch zahlreiche Methoden und Werkzeuge. Diese reichen von computergestützten Verfahren über gesetzliche und politische Vorgaben sowie ökonomische Berechnungen bis hin zu Maßnahmen der Modernisierung der Infrastruktur. Der Erfolg dieser Anstrengungen ist abhängig von der Umsetzbarkeit und dem Umfeld, in dem diese Maßnahmen durchgeführt werden. Die Bewertung der Arbeitsgüte einer jeden Wasserversorgungseinheit basiert auf der Effektivität des jeweiligen Verteilungssystems. Leistungs- und Bewertungszahlen sind die meist genutzten Ansätze, um Wasserverteilsysteme und ihre Effizienz einzustufen. Weltweit haben sich zur Bewertung als Indikatoren die finanzielle und die technische Leistungsfähigkeit durchgesetzt. Die eigene Untersuchung zeigt, dass diese Indikatoren in vielen Wasserversorgungssystemen der Entwicklungsländer nicht zur Einführung von Verlust reduzierenden Managementstrategien geführt haben. Viele durchgeführte Studien über die Einführung von Maßnahmen zur Verlustreduzierung beachten nur das gesamte nicht in Rechnung stellbare Wasser, ohne aber den Anteil der Leckagen an der Gesamthöhe zu bestimmen. Damit ist keine Aussage über die tatsächliche Zuordnung der Verluste möglich. Aus diesem Grund ist ein Bewertungsinstrument notwendig, mit dem die Verluste den verschiedenen Ursachen zugeordnet werden können. Ein solches Rechenwerkzeug ist das South African Night Flow Analysis Model (SANFLOW) der südafrikanischen Wasser-Forschungskommission, das Untersuchungen von Wasserdurchfluss und Anlagendruck in einzelnen Verteilbezirken ermöglicht. In der vorliegenden Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass das SANFLOW-Modell gut zur Bestimmung des Leckageanteiles verwendet werden kann. Daraus kann gefolgert werden, dass dieses Modell ein geeignetes und gut anpassbares Analysewerkzeug für Entwicklungsländer ist. Solche computergestützte Berechnungsansätze können zur Bestimmung von Leckagen in Wasserverteilungsnetzen eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Künstlichen Neuronalen Netzen (Artificial Neural Network – ANN), die trainiert und dann zur Vorhersage der dynamischen Verhältnisse in Wasserversorgungssystemen genutzt werden können. Diese Werte können mit der Wassernachfrage eines definierten Bezirks verglichen werden. Zur Untersuchung wurde ein Mehrschichtiges Künstliches Neuronales Netz mit Fehlerrückführung zur Modellierung des Wasserflusses in einem überwachten Abschnitt eingesetzt. Zur Bestimmung des Wasserbedarfes wurde ein MATLAB Algorithmus entwickelt. Aus der Differenz der aktuellen und des simulierten Wassernachfrage konnte die Leckagerate des Wasserversorgungssystems ermittelt werden. Es konnte gezeigt werden, dass mit dem angelernten Neuronalen Netzwerk eine Vorhersage des Wasserflusses mit einer Genauigkeit von 99% möglich ist. Daraus lässt sich die Eignung von ANNs als flexibler und wirkungsvoller Ansatz zur Leckagedetektion in der Wasserversorgung ableiten. Die Untersuchung zeigte weiterhin, dass im Versorgungsnetz von Harare 36 % des eingespeisten Wassers verloren geht. Davon wiederum sind 33 % auf Leckagen zurückzuführen. Umgerechnet bedeutet dies einen finanziellen Verlust von monatlich 1 Millionen Dollar, was 20 % der Gesamteinnahmen der Stadt entspricht. Der Stadtverwaltung von Harare wird daher empfohlen, aktiv an der Beseitigung der Leckagen zu arbeiten, da diese hohen Verluste den Versorgungsbetrieb negativ beeinflussen. Abschließend wird in der Arbeit ein integriertes Leckage-Managementsystem vorgeschlagen, das den Wasserversorgern eine Entscheidungshilfe bei zu ergreifenden Maßnahmen zur Instandhaltung des Verteilnetzes geben soll.

Entwicklung von neuen Radiomarkierungsverfahren und deren Anwendung zur Synthese von Radiotracern für die Positronen-Emissions-Tomographie

In den letzten 30 Jahren hat sich die Positronen Emissions Tomographie (PET) zu einem der wichtigsten Instrumente in der klinischen Diagnostik entwickelt. Neben den ständigen technischen Verbesserungen verdankt die PET ihren klinischen Stellenwert vor allem dem ihr inhärenten Potenzial, physiologische und biochemische Prozesse auf molekularer Ebene und in Echtzeit darzustellen. Aufgrund der wachsenden Zahl neuer und krankheitsspezifischer Radiotracer nimmt sie auch auf dem Gebiet der Wirkstoffentwicklung sowie beim Monitoring von pharmakologischen Interventionen eine immer wichtigere Rolle ein. Grundlegend hierfür ist einerseits das intelligente Design innovativer und selektiver molekularer Sonden mit der Fähigkeit zur Visualisierung molekularer Targets, die in physiologischen und pathophysiologischen Prozessen involviert sind und andererseits die Entwicklung der dafür notwendigen fortschrittlichen Markierungsstrategien. Letzteres ist zentraler Bestandteil der radiochemischen Grundlagenforschung und Hauptgegenstand dieser kumulativen Promotionsarbeit, in dessen Rahmen ein neues „minimalistisches“ Protokoll zur Radiofluorierung ausgearbeitet wurde. Die Entwicklung der sog. „minimalistische“ Methode ermöglicht eine vereinfachte und zeitsparende Herstellung von unterschiedlichsten 18F-markierten Verbindungen, da sie weder der azeotropen Trocknung noch des Zusatzes einer Base oder anderer Additive bedarf. Das neue Radiomarkierungsverfahren umfasst eine direkte Elution von 18F- mittels alkoholischer Lösung der Ammonium-, Diaryliodonium- oder Triarylsulfoniumsalz Vorläufern. Nach Entfernung des Alkohols wird das resultierende [18F]Fluoridsalz in einem geeigneten Lösungsmittel erhitzt. Die hohe Effizienz der auf der „minimalistischen“ Methode basierenden Synthese bietet somit auch einen schnellen Zugang zu 18F-markierten Fluorbenzaldehyden ([18F]FBAs) in großen Aktivitätsmengen, was einen entscheidenden Vorteil für die Entwicklung neuer Markierungsmethoden mit Hilfe dieses Radiomarkierungsbausteins darstellt. Darauf aufbauend wurde, ausgehend von [18F]FBA, auf der Basis der Seyferth-Gilbert Homologisierung, ein innovatives Verfahren zur Synthese von bisher unbekannten 18F-markierten Fluorarylacetylenen entwickelt. Hierdurch konnten über Cycloadditions- und Kreuzkupplungsreaktionen unterschiedliche radiomarkierte Modellverbindungen sowie PET-Tracer hergestellt und somit die Vielseitigkeit der neuen radiomarkierten Synthone aufgezeigt werden. Die durch die „minimalistische“ Methode gesteigerte Effizienz der Synthese von [18F]FBA ermöglicht es ebenfalls, den bereits in der Literatur bekannten Markierungsbaustein C-(4-[18F]Fluorphenyl)-N-phenylnitron [18F]FPPN in ausreichenden Mengen zu produzieren und für die zielgerichtete Synthese diverser radiofluorierter -Lactame über die Kinugasa-Reaktion einzusetzen. Mit dem Erhalt der radiofluorierten β-Lactam-Peptid und -Protein-Konjugate in hohen radiochemischen Ausbeuten unter sehr milden Bedingungen, konnte die Eignung der Kinugasa-Reaktion als neues und leistungsstarkes Radiofluorierungsverfahren eindrucksvoll demonstriert werden. 

Peptide-mediated oligonucleotide delivery into eucaryotic cells

Nukleinsäuren sind viel versprechende Moleküle um genetisch bedingte Erkrankungen zu behandeln. Die unzureichende Serumstabilität und die schlechte Zellaufnahme aufgrund des hohen Molekulargewichts, der negativen Ladung und des hydrophilen Charakters der Nukleinsäure, erschweren jedoch die klinischen Anwendungen. Des Weiteren müssen bevor die Nukleinsäuren einem Patienten verabreicht werden können, geeignete in vitro-Systeme entwickelt werden, um die Auswirkungen der Nukleinsäure auf die Zellen zu untersuchen. Daher wurden zahlreiche virale als auch nicht-virale Transportsysteme entwickelt, um den Transport der therapeutischen Nukleinsäuren in die Zellen zu erleichtern. Da jedoch die Anwendung von viralen Vektoren mit vielen Nachteilen verbunden ist, werden nicht-virale Transportsysteme mit einem guten Wirkungsgrad und einer geringen Toxizität dringend benötigt. In den letzten Jahren sind sogenannte zellpenetrierende Peptide (cell penetrating peptides, CPP) als effektive, nicht-virale Vektoren für den Nukleinsäure-Transfer in den Fokus der Forschung getreten. Sie sind in der Lage, Moleküle in das Zellinnere zu transportieren, welche aufgrund ihrer Ladung, Größe und Hydrophilie normalerweise nicht die Zellmembran passieren können. Ziel dieser Arbeit war die Etablierung von geeigneten in vitro-Systemen sowie die Entwicklung von neuen peptid-basierten Transportmolekülen, die über eine nicht-kovalente Verbindung in der Lage sind, die Nukleinsäuren in die Zellen zu transportieren. Hierfür wurden verschiedene CPPs im Hinblick auf ihre Transportfähigkeit für Forschungsbereiche untersucht, die noch geeignete Transporter benötigen. Die untersuchten CPPs wurden sowohl von dem humanen Calcitonin (hCT) als auch von dem kationischen antimikrobiellen Peptid CAP18 (sC18) abgeleitet. Die in dieser Arbeit untersuchten CPPs waren in der Lage, Nukleinsäuren erfolgreich in verschiedene Zelllinien (MCF-7, HEK-293 und hTERT RPE-1) zu transportierten, ohne dabei die Vitalität der Zellen zu beeinflussen. Des Weiteren konnte für das CPP N-E5L-hCT(18-32)-k7 eine bemerkenswert hohe Transfektions-Effizienz erzielt werden, nachdem nicht-differenzierte hTERT RPE-1 Zellen damit transfiziert wurden. Die Effizienz überschritt sogar die von Lipofectamin, welches als positiv Kontrolle verwendet wurde. CPP N-E5L-hCT(18-32)-k7 war zudem in der Lage in einzellige Protisten (Choanoflagellate) zu internalisieren.

Gewebeansatz-Strukturen auf pyritisierten Steinkernen von Ammonoideen

3400 pyritized internal moulds of Upper Devonian, Triassic, Jurassic and Lower Cretaceous ammonoids show various soft tissue attachment structures. They are preserved as regularly distributed black patterns on the moulds. All structures can be interpreted as attachment areas of muscles, ligaments and intracameral membranes. Paired structures are developed along the umbilicus and on the flanks of the moulds, unpaired ones appear on the middle of their dorsal and ventral sides. Strong lateral muscles cause paired twin lines on the flanks of the phragmocone and of the body chamber. A ventral muscle is deduced from small rounded or crescent shaped spots in front of each septum on the ventral side. These spots are often connected, forming a band-like structure. Broad dark external bands on the ventral side of the phragmocone, ventral preseptal areas in the posterior part of the living chamber, small twin lines or oval shaped areas on the ventral side of the living chamber represent paired or unpaired attachment areas of the hyponome muscle. A middorsal muscle is documented by small roughened areas in front of each dorsal lobe. Dark spots along the umbilicus, often connected and thus forming a band-like structure (tracking band), are remains of a pair of small dorsolateral muscles at the posterior end of the soft body. Dark bands, lines and rows of small crescent shaped structures behind the tips of sutural lobes are due to spotlike fixation places of the posterior part of the mantle and their translocation before subsequent septal secretion. Devonian goniatites had a paired system of lateral and ventrolateral muscles preserved on the moulds as black or incised lines on the flanks of the living chamber and as dark preseptal areas, ventrally indented. These structures represent the attachment areas of paired lateral cephalic and paired ventral hyponome retractors. Fine black lines on the phragmocone situated parallel to the sutures (pseudosutures) represent a rhythmical secretion of camera! membranes during softbody translocation. Goniatites had a paired system of lateral and ventrolateral muscles, whilst Neoammonoids have a paired lateral and dorsolateral system, and, additionally, an unpaired system on the ventral and on the dorsal side. Mesoammonoids show only a paired lateral and an unpaired dorsal one. Fine black lines situated parallel to the saddles and behind the lobes of the suture line can be interpreted as structures left during softbody translocation and a temporary attachment of rhythmical secreted cameral membranes. Cameral membranes had supported the efficiency of the phragmocone. Only some of the observed structures are also present in recent Nautilus. Differences in the form and position of attachment sites between ammonoids and recent Nautilus indicate different soft body organizations between ammonoids and nautiloids. The attachment structures of goniatites especially of tornoceratids can be compared with those of Nautilus which indicates Richter - Gewebeansatz-Strukturen bei Ammonoideen 3 a comparable mode of life. Differences in the form and position of attachment structures between goniatites and ammonites may indicate an increasing differentiation of the muscular system in the phylogeny of this group. Different soft body organization may depend on shell morphology and on a different mode of life. On the modification or reduction of distinct muscle systems ammonoids can be assigned to different ecotypes. Based on shell morphology and the attachment areas of cephalic and hyponome retractor muscles two groups can be subdivided: - Depressed, evolute morphotypes with longidome body-chambers show only small ventral hyponome retractor muscles. Lateral cephalic retractors are not developed. These morphotypes are adapted to a demersal mode of life. Without strong cephalic retractor muscles no efficient jet propulsion can be produced. These groups represent vertical migrants with efficient phragmocone properties (multilobate sutures, cameral membranes, narrow septal spacing). - Compressed, involute moiphotypes with brevidome body-chambers show strong cephalic and hyponome retractor muscles and represent a group of active swimmers. These morphotypes were able to live at different depths, in the free water column or/and near the seafloor. They are not confined only to one habitat. Most of the examined genera and species belong to this group. Changes of the attachment structures in the course of ontogeny confirm that juveniles of Amaltheus and Quenstedtoceras lived as passive planche drifters in upper and intermediate parts of the free water column after hatching. At the end of the juvenile stage with a shell diameter of 0,3 - 0,5 cm cephalic retractor muscles developed. With the beginning of an active swimming mode of life (neanic stage) the subadult animals left the free water column and moved into shallow water habitats. Fuciniceras showed no marked changes in the attachment structures during ontogeny. This indicates that there occur no differences in the mode of life between juvenile and adult growth stages. Based on attachment structures and shell morphology of Devonian goniatites their relation to the systematic position permits statements about probable phylogenetic relationships between the Cheiloceratidae and Tornoceratidae. In some cases attachment structures of ammonites permit statements about phylogenetic relationships on family and genus level.