Use of the Agilent 2100 bioanalyzer for rapid and reproducible molecular typing of Streptococcus pneumoniae

Restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis is an economic and fast technique for molecular typing but has the drawback of difficulties in accurately sizing DNA fragments and comparing banding patterns on agarose gels. We aimed to improve RFLP for typing of the important human pathogen Streptococcus pneumoniae and to compare the results with the commonly used typing techniques of pulsed-field gel electrophoresis and multilocus sequence typing. We designed primers to amplify a noncoding region adjacent to the pneumolysin gene. The PCR product was digested separately with six restriction endonucleases, and the DNA fragments were analyzed using an Agilent 2100 bioanalyzer for accurate sizing. The combined RFLP results for all enzymes allowed us to assign each of the 47 clinical isolates of S. pneumoniae tested to one of 33 RFLP types. RFLP analyzed using the bioanalyzer allowed discrimination between strains similar to that obtained by the more commonly used techniques of pulsed-field gel electrophoresis, which discriminated between 34 types, and multilocus sequence typing, which discriminated between 35 types, but more quickly and with less expense. RFLP of a noncoding region using the Agilent 2100 bioanalyzer could be a useful addition to the molecular typing techniques in current use for S. pneumoniae, especially as a first screen of a local population.

Memory resource balancing for virtualized computing

Virtualization has become a common abstraction layer in modern data centers. By multiplexing hardware resources into multiple virtual machines (VMs) and thus enabling several operating systems to run on the same physical platform simultaneously, it can effectively reduce power consumption and building size or improve security by isolating VMs. In a virtualized system, memory resource management plays a critical role in achieving high resource utilization and performance. Insufficient memory allocation to a VM will degrade its performance dramatically. On the contrary, over-allocation causes waste of memory resources. Meanwhile, a VM’s memory demand may vary significantly. As a result, effective memory resource management calls for a dynamic memory balancer, which, ideally, can adjust memory allocation in a timely manner for each VM based on their current memory demand and thus achieve the best memory utilization and the optimal overall performance. In order to estimate the memory demand of each VM and to arbitrate possible memory resource contention, a widely proposed approach is to construct an LRU-based miss ratio curve (MRC), which provides not only the current working set size (WSS) but also the correlation between performance and the target memory allocation size. Unfortunately, the cost of constructing an MRC is nontrivial. In this dissertation, we first present a low overhead LRU-based memory demand tracking scheme, which includes three orthogonal optimizations: AVL-based LRU organization, dynamic hot set sizing and intermittent memory tracking. Our evaluation results show that, for the whole SPEC CPU 2006 benchmark suite, after applying the three optimizing techniques, the mean overhead of MRC construction is lowered from 173% to only 2%. Based on current WSS, we then predict its trend in the near future and take different strategies for different prediction results. When there is a sufficient amount of physical memory on the host, it locally balances its memory resource for the VMs. Once the local memory resource is insufficient and the memory pressure is predicted to sustain for a sufficiently long time, a relatively expensive solution, VM live migration, is used to move one or more VMs from the hot host to other host(s). Finally, for transient memory pressure, a remote cache is used to alleviate the temporary performance penalty. Our experimental results show that this design achieves 49% center-wide speedup.

THERMAL CHARACTERIZATION OF COMBUSTION CHAMBER COMPONENTS IN A GASOLINE TURBOCHARGED DIRECT INJECTION (GTDI) ENGINE

This report is a PhD dissertation proposal to study the in-cylinder temperature and heat flux distributions within a gasoline turbocharged direct injection (GTDI) engine. Recent regulations requiring automotive manufacturers to increase the fuel efficiency of their vehicles has led to great technological achievements in internal combustion engines. These achievements have increased the power density of gasoline engines dramatically in the last two decades. Engine technologies such as variable valve timing (VVT), direct injection (DI), and turbocharging have significantly improved engine power-to-weight and power-to-displacement ratios. A popular trend for increasing vehicle fuel economy in recent years has been to downsize the engine and add VVT, DI, and turbocharging technologies so that a lighter more efficient engine can replace a larger, heavier one. With the added power density, thermal management of the engine becomes a more important issue. Engine components are being pushed to their temperature limits. Therefore it has become increasingly important to have a greater understanding of the parameters that affect in-cylinder temperatures and heat transfer. The proposed research will analyze the effects of engine speed, load, relative air-fuel ratio (AFR), and exhaust gas recirculation (EGR) on both in-cylinder and global temperature and heat transfer distributions. Additionally, the effect of knocking combustion and fuel spray impingement will be investigated. The proposed research will be conducted on a 3.5 L six cylinder GTDI engine. The research engine will be instrumented with a large number of sensors to measure in-cylinder temperatures and pressures, as well as, the temperature, pressure, and flow rates of energy streams into and out of the engine. One of the goals of this research is to create a model that will predict the energy distribution to the crankshaft, exhaust, and cooling system based on normalized values for engine speed, load, AFR, and EGR. The results could be used to aid in the engine design phase for turbocharger and cooling system sizing. Additionally, the data collected can be used for validation of engine simulation models, since in-cylinder temperature and heat flux data is not readily available in the literature..

Diastolic dysfunction of the cardiac allograft and maximal exercise capacity

BACKGROUND: Peak oxygen uptake (peak Vo(2)) is an established integrative measurement of maximal exercise capacity in cardiovascular disease. After heart transplantation (HTx) peak Vo(2) remains reduced despite normal systolic left ventricular function, which highlights the relevance of diastolic function. In this study we aim to characterize the predictive significance of cardiac allograft diastolic function for peak Vo(2). METHODS: Peak Vo(2) was measured using a ramp protocol on a bicycle ergometer. Left ventricular (LV) diastolic function was assessed with tissue Doppler imaging sizing the velocity of the early (Ea) and late (Aa) apical movement of the mitral annulus, and conventional Doppler measuring early (E) and late (A) diastolic transmitral flow propagation. Correlation coefficients were calculated and linear regression models fitted. RESULTS: The post-transplant time interval of the 39 HTxs ranged from 0.4 to 20.1 years. The mean age of the recipients was 55 +/- 14 years and body mass index (BMI) was 25.4 +/- 3.9 kg/m(2). Mean LV ejection fraction was 62 +/- 4%, mean LV mass index 108 +/- 22 g/m(2) and mean peak Vo(2) 20.1 +/- 6.3 ml/kg/min. Peak Vo(2) was reduced in patients with more severe diastolic dysfunction (pseudonormal or restrictive transmitral inflow pattern), or when E/Ea was > or =10. Peak Vo(2) correlated with recipient age (r = -0.643, p < 0.001), peak heart rate (r = 0.616, p < 0.001) and BMI (r = -0.417, p = 0.008). Of all echocardiographic measurements, Ea (r = 0.561, p < 0.001) and Ea/Aa (r = 0.495, p = 0.002) correlated best. Multivariate analysis identified age, heart rate, BMI and Ea/Aa as independent predictors of peak Vo(2). CONCLUSIONS: Diastolic dysfunction is relevant for the limitation of maximal exercise capacity after HTx.

In search of optimal compression therapy for venous leg ulcers: a meta-analysis of studies comparing diverse [corrected] bandages with specifically designed stockings

OBJECTIVE: In search of an optimal compression therapy for venous leg ulcers, a systematic review and meta-analysis was performed of randomized controlled trials (RCT) comparing compression systems based on stockings (MCS) with divers bandages. METHODS: RCT were retrieved from six sources and reviewed independently. The primary endpoint, completion of healing within a defined time frame, and the secondary endpoints, time to healing, and pain were entered into a meta-analysis using the tools of the Cochrane Collaboration. Additional subjective endpoints were summarized. RESULTS: Eight RCT (published 1985-2008) fulfilled the predefined criteria. Data presentation was adequate and showed moderate heterogeneity. The studies included 692 patients (21-178/study, mean age 61 years, 56% women). Analyzed were 688 ulcerated legs, present for 1 week to 9 years, sizing 1 to 210 cm(2). The observation period ranged from 12 to 78 weeks. Patient and ulcer characteristics were evenly distributed in three studies, favored the stocking groups in four, and the bandage group in one. Data on the pressure exerted by stockings and bandages were reported in seven and two studies, amounting to 31-56 and 27-49 mm Hg, respectively. The proportion of ulcers healed was greater with stockings than with bandages (62.7% vs 46.6%; P < .00001). The average time to healing (seven studies, 535 patients) was 3 weeks shorter with stockings (P = .0002). In no study performed bandages better than MCS. Pain was assessed in three studies (219 patients) revealing an important advantage of stockings (P < .0001). Other subjective parameters and issues of nursing revealed an advantage of MCS as well. CONCLUSIONS: Leg compression with stockings is clearly better than compression with bandages, has a positive impact on pain, and is easier to use.

Tribologische Untersuchungen am Förderzahnriemen

Zahnriemenfördersysteme haben auf Grund ihrer wirtschaftlichen und technischen Vorteile beim Transport von Stückgütern ein breites Anwendungsfeld in den unterschiedlichen Bereichen der Industrie gefunden und gewinnen weiterhin an Bedeutung. Die Auslegung der Systeme beschränkt sich gegenwärtig im Wesentlichen auf die Zugstrang- und die Zahnfußfestigkeit des Zahnriemens. Grundlagen der Berechnungen sind oft recht vage Aussagen zur Höhe des Reibwertes zwischen dem Zahnriemen und dessen Stützschiene. Die Erhöhung der Kontakttemperatur durch die eingebrachte Reibleistung wird meist völlig vernachlässigt. In der Praxis wird oftmals auf Erfahrungswerte zurückgegriffen, wobei die Gefahr der Über- bzw. Unterdimensionierung mit erheblichen Auswirkungen auf die Lebensdauer, das Verschleißverhalten und die Betriebssicherheit besteht. 1. Anwendung von Zahnriemenförderern Das Einsatzgebiet der Zahnriemen ist neben der Antriebstechnik in zunehmendem Maße die Fördertechnik, wo diese als Zug- und Tragmittel für den Stückguttransport zur Anwendung kommen. Der Grund dieser Entwicklung lässt sich mit den günstigen Eigenschaften dieser Maschinenelemente erklären. Besonders zu erwähnen sind dabei der geräuscharme Lauf, die geringe Masse und die niedrigen Kosten in Anschaffung und Wartung. Der synchrone Lauf, der mit Zahnriemen wie auch mit Förderketten realisierbar ist, ist ein weiterer wesentlicher Vorteil. Dabei übernehmen die robusten Förderketten den Bereich der Fördertechnik, in dem große Kräfte übertragen werden müssen und stark schmutzintensive Umgebungsbedingungen vorherrschen. Haupteinsatzgebiete der Zahnriemenförderer ist der Bereich der empfindlicheren Güter mit relativ geringen Massen, wobei sich immer mehr abzeichnet, dass auch Einsatzgebiete mit schweren Werkzeugträgern erschlossen werden. Die Transportzahnriemen müssen bei dem Einsatz zahnseitig abgestützt werden, um die Gutmasse aufnehmen zu können. Stückgüter können von Zahnriemen durch Kraft- oder Formschluss transportiert werden. Der Einsatz ist von den technologischen Erfordernissen und der Art des Transportgutes abhängig. Formschluss wird meist über aufgeschweißte Formelemente / Mitnehmer realisiert. Diese Art des Transportes wird verwendet, wenn Teile: • vereinzelt, • genau positioniert, ������ zeitlich exakt getaktet, • über starke Steigungen bis hin zum vertikalen transportiert werden müssen, • bzw. sich gegenseitig nicht berühren dürfen. Abbildung 1: Formschlüssiger Transport mit aufgeschweißten Formelementen Die Art und die Form des auf dem Zahnriemenrücken aufgebrachten Formelementes werden vom Gut selbst und dem Einsatzzweck bestimmt. Eine Vielzahl von verschiedenen Elementen wird von der Industrie standardmäßig angeboten. Bei der kraftschlüssigen Variante können zwei grundlegende Arten unterschieden werden: Zum einen Zahnriemenbeschichtungen mit sehr hohem Reibwert, zum anderen mit sehr niedrigen Reibwerten. Beschichtungen mit sehr hohem Reibwert (z. B. Silikon, PUR-Schaum, Naturkautschuk) eignen sich besonders für Schrägförderer und Abzugsbänder sowie für einfache Positionieraufgaben. Dabei wird eine relative Verschiebung des Gutes zum Zahnriemen durch den hohen Reibwert in der Kontaktzone behindert. Abbildung 2: Abzugsband für biegeschlaffe Flachformkörper z. B. Folie, Textilien Zahnriemenrückenbeschichtungen mit geringen Reibwerten bestehen meist aus Polyamidgewebe und eignen sich besonders gut für den Staubetrieb. Hierbei dient der Zahnriemen selbst als Zwischenspeicher. Bei Bedarf können die Güter freigegeben werden. Dabei muss aber sichergestellt werden, dass auch die Auflagefläche des Fördergutes für einen solchen Einsatzzweck geeignet ist, da es zu einer Relativbewegung zwischen Gut und undZahnriemen kommt. Abbildung 3: Stauförderer Parallelförderer können sowohl als reibschlüssige als auch als formschlüssige Variante ausgeführt werden. Ihr Vorteil liegt darin, dass größere Güter, z. B. Flachglas, Bleche usw. auf zwei oder mehreren Riemen aufliegen und durch die gleiche Geschwindigkeit der synchron angetriebenen Riemen keine Verschiebung des Gutes erfolgt. Würde der Antrieb nicht über Zahnriemen erfolgen, sondern über Flachriemen bzw. Gurte, wäre außerdem ein Zugmittel in der Breite des Fördergutes notwendig. Daraus ergibt sich zusätzlich eine wesentliche Massereduzierung der Zugmittel für den Stückguttransport in der Fördertechnik. Abbildung 4: Parallelförderer für kraftschlüssigen Transport Allen diesen Varianten ist jedoch gemein, dass der Zahnriemen auf einer Stützschiene gleitet und die Normalkraft des Transportgutes in Verbindung mit Riemengeschwindigkeit und Reibwert eine Reibleistung und damit Wärme erzeugt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt fehlen exakte Angaben zu den Reibwerten für die einzelnen Gleitpaarungen. Auch ist eine Veränderung dieser Reibwerte bei Geschwindigkeits-, Temperatur-, und Belastungsänderung ungeklärt. Des Weiteren ist es auch notwendig, die Belastungsgrenzen für die Auslegung von Zahnriemenförderern zu definieren und das Verschleißverhalten zu kennen. Die derzeit üblichen Auslegungskriterien für diese fördertechnischen Anlagen sind Zugstrangfestigkeit und Zahnfußfestigkeit. Dabei bleibt jedoch die Erwärmung des Zugmittels und der Stützschiene durch die eingebrachte Reibleistung und den sich ändernden Reibwert unbeachtet. Insbesondere bei kurzen Förderstrecken mit großen Lasten bzw. hohen Transportgeschwindigkeiten ist die Gefahr von thermischen Überlastungen gegeben, welche zu erhöhtem Verschleiß bzw. zum Totalausfall der Anlage führen kann. Soll dieses zusätzliche Auslegungskriterium angewandt werden, sind Erkenntnisse aus den Gebieten der Tribologie und der Wärmelehre/Thermodynamik anzuwenden. Zum einen ist eine Bestimmung der entstehenden Reibleistung notwendig und zum anderen der abgeführte Wärmestrom zu ermitteln. Die sehr komplexen Zusammenhänge werden durch konstruktive und technologische Größen beschrieben, welche sich wiederum gegenseitig beeinflussen. 2. Reibwerte in der Gleitpaarung In DIN ISO 7148-2 sind die Besonderheiten bei der tribologischen Prüfung von polymeren Werkstoffen beschrieben. Dabei wird explizit darauf hingewiesen, dass die Prüfanordnung möglichst der praktischen Anwendung entsprechen sollte, um die Übertragbarkeit der Prüfergebnisse zu gewährleisten. Deshalb wurde ein Versuchsstand konzipiert, der die Kontaktverhältnisse von Zahnriemen und Stützschienen möglichst real abbildet (Abb.5). Abbildung 5: Schematischer Aufbau des Versuchsstandes Für die Untersuchung der Zahnriemenpaarung wird der Zahnriemen mit der Zahnseite nach oben aufgespannt. Auf die nach oben zeigende Zahnseite wird eine planparallele Platte des jeweiligen Gleitschienenmaterials aufgelegt. Die Flächenpressung der Paarung lässt sich über aufgebrachte Massestücke variieren und die Reibkraft über den Kraftsensor direkt über eine Schnittstelle zur Aufzeichnung an einen Rechner weiterleiten. Zur Ermittlung der Kontakttemperaturen wurden Bohrungen in das Gleitschienenmaterial eingebracht, die unmittelbar bis an die Oberfläche der Kontaktfläche reichen und mit Thermoelementen bestückt sind. Die Abstützung des Zahnriemens erfolgt auf einem Flachriemen, der wiederum auf einer Rollenbahn abrollt. Dadurch wird ein zusätzlicher Wärmeeintrag durch eine gleitende Abstützung vermieden. Die Gleitgeschwindigkeit und Flächenpressung auf die Paarung werden in Stufen variiert. Als Versuchszahnriemen dienten PU-Riemen mit und ohne zahnseitiger Polyamidbeschichtung der Abmessung 1250 x 25 T10. Abbildung 6: Reibwertmessungen an PU-Zahnriemen ohne Beschichtung (Kurzzeitversuche) Die ermittelten Messwerte der Gleitreibungszahl µ für verschiedene PU-Zahnriemen – Stützschienenkombinationen sind in Abbildung 6 dargestellt. Die schraffierten Balken geben die Reibungszahlempfehlungen von Herstellern sowie aus Literaturquellen für diese Paarungen wieder. Oft wird jedoch darauf hingewiesen, dass für einen konkreten Anwendungsfall eigene Untersuchungen durchzuführen sind. Die grauen Balken geben die bei einer Versuchsdauer von bis zu 8 Stunden ermittelten Reibungszahlen wieder. Dabei wurden sowohl die Flächenpressungen als auch die Gleitgeschwindigkeiten variiert. Bei einigen Paarungen (Holz (Abb.7)) konnte ein sehr starker abrasiver Verschleiß am Zahnriemen festgestellt werden. Diese Werkstoffkombinationen sind nur für geringe Belastungen geeignet. Abbildung 7: Oberfläche PU-Zahnriemen, verschlissen an Schichtholz Die Paarungen in Verbindung mit Stahl- bzw. Aluminiumstützschienen neigen zu stick-slip- Erscheinungen verbunden mit starker Geräuschentwicklung. Aufgrund der relativ hohen Reibungszahlen wurden keine Dauerversuche an unbeschichteten PU-Zahnriemen durchgeführt. Für die weiteren Untersuchungen wurden ausschließlich polyamidbeschichtete Zahnriemen verwendet. In Abbildung 8 werden die Ergebnisse der Reibwertuntersuchungen an PAZ-Zahnriemen (Polyamidgewebebeschichtung auf der Zahnseite) dargestellt. Die schraffierten Balken stellen wiederum die bisherigen Empfehlungen dar, die grauen Balken die ermittelten Messwerte im Kurzzeitversuch (bis 8 Stunden) und die schwarzen Balken die Messwerte im Langzeitversuch (zwischen 7 und teilweise bis zu 100 Tagen). Hier ist die Übereinstimmung der Reibungszahlen zwischen Empfehlungen und Kurzzeitmesswerten sehr gut. Der deutliche Anstieg der Werte im weiteren Verlauf der Untersuchungen deutet daraufhin, dass der tribologische Einlauf innerhalb von 8 Stunden meist noch nicht abgeschlossen ist und dass nach fortlaufender Belastung weitere tribologische Phänomene die Kontaktverhältnisse ändern. Abbildung 8: Reibungszahlen an polyamidbeschichteten PU-Zahnriemen (PAZ) in Verbindung mit verschiedenen Gleitschienen Bei den Paarungen mit einer Stützschiene aus Stahl, Aluminium oder Schichtholz konnte eine polymere Filmbildung auf der Gleitfläche beobachtet werden. In Abbildung 9 und 10 ist die Entwicklung am Beispiel von Stahlproben zu sehen. Gemeinsam bei diesen Paarungen ist die fortschreitende Schichtbildung, verbunden mit einer Reibwerterhöhung. Der Verschleiß der Gewebeschicht am Zahnriemen setzt bei größeren Reibungszahlen ein, was zu deren weiterer Erhöhung führt Ein weiterer Einsatz führt zur vollständigen Abtragung der Gewebeschicht und damit zu einer neuen tribologischen Paarung PU-Zahnriemen ��� Polymerschicht. Abbildung 9: beginnende polymere Ablagerung auf Stahlprobe Rz28 Abbildung 10: nahezu geschlossener polymerer Film auf Stahlprobe Rz28 Am Beispiel der Paarung PAZ Zahnriemen – Stahlstützschiene wird die Entwicklung der Reibungszahl über die Zeit des Gleitkontaktes in Abbildung 12 dargestellt. Dabei wurde die Oberflächenrauigkeit (Rz 6,3; Rz 28) durch entsprechende Bearbeitungen variiert. Der relativ starke Anstieg an der Paarung Rz 6,3 kann zum einen auf die hohe Gleitgeschwindigkeit und den damit entsprechend langen Gleitweg zurückgeführt werden, zum anderen auf den höheren adhäsiven Anteil durch die relativ glatte Oberfläche und der damit erhöhten Kontaktfläche. Abbildung 11 zeigt einen verschlissenen Zahnkopf. Abbildung 9: Verschlissene Zahnkopfflanke, PAZ - Stahl Abbildung 10: Änderung der Reibungszahl im zeitlichen Verlauf an der Paarung ZR PA – Stahl Die Erhöhung der Reibungszahlen an der Paarung PE UHMW - polyamidbeschichteter Zahnriemen kann nicht unmittelbar auf direkte Verschleißerscheinungen zurückgeführt werden. Sowohl die Gleitfläche als auch der Zahnriemen weisen auch nach längerem Kontakt keine sichtbaren Schäden auf: Es bildet sich kein polymerer Film auf der PE- UHMW- Gleitfläche heraus. In Abbildung 11 wird die Änderung der Reibungszahl dargestellt. Es wurden Paarungen mit steigendem p•v-Wert gewählt. Mit höheren Werten für die eingebrachte Leistung pro Flächeneinheit ist ein schnellerer Anstieg der Reibungszahlen zu verzeichnen. Abbildung 11: Änderung der Reibungszahl im zeitlichen Verlauf an der Paarung ZR PAZ – PE UHMW Die Erhöhung der Reibwerte zieht nicht nur eine Steigerung der Antriebsleistung nach sich, sondern auch eine Zunahme der Reibleistung und damit einen Anstieg der Kontakttemperatur. Hat diese einen bestimmten Wert erreicht, kommt es zum Aufschmelzen der Gleitflächen und damit zum Totalausfall der Paarung (Abbildungen 14, 15, 16). Ebenfalls tritt durch die Reibwerterhöhung eine höhere Belastung des Zugstranges und der Zahnfüße im Einlauf des Zahnriemens auf. Für eine konstruktive Auslegung entsprechender Zahnriemenförderer ist dies durch entsprechende Sicherheitsfaktoren zu berücksichtigen. Abbildung 12: Aufgeschmolzene PE-Laufschiene, 2-fach vergrößert Abbildung 13: geschmolzene Faserbündel 20- fach Abbildung 14: zerstörtes Gewebe in Folge thermischer Überlastung 3. Thermische Zusammenhänge Die Temperaturerhöhung in der Wirkstelle zwischen Zahnriemen und Stützschiene kann im stationären Zustand in der vereinfachten Form: p Flächenpressung v Gleitgeschwindigkeit µ Reibungszahl A Kontaktfläche / jeweilige Oberfläche a Wärmeübergangskoeffizient l Wärmeleitwert Abbildung 15: Kontaktmodell dargestellt werden. Dabei werden verschiedene Vereinfachungen angenommen: • Reibleistung wird auf die gesamte Fläche gleichmäßig verteilt, • Wärmestrom erfolgt nur in Normalenrichtung zur Gleitfläche, • konstante Reibleistung über die gesamte Zeit, • keine Ableitung des Wärmestromes über Stirn- und Seitenflächen, • eingeschwungener Gleichgewichtszustand der Temperaturverteilung, • gleiche Temperatur über der jeweiligen Oberfläche, • gleiche Strömungsverhältnisse und -bedingungen an der jeweiligen Oberfläche, • konstante - und - Werte über der gesamten Fläche. Der Temperaturverlauf für verschiedene Materialpaarungen ist in Abbildung 16 dargestellt. Der unterschiedliche Verlauf der Kurven kann mit den verschiedenen eingebrachten Reibleistungen durch sich unterschiedlich einstellende Reibungszahlen und durch die unterschiedlichen Wärmeleitwerte und Wärmekapazitäten der Gleitschienen erklärt werden. Ist eine stationäre Temperatur erreicht, so gilt vereinfacht die Vorstellung von Abbildung 15. Abbildung 16: thermischer Einlauf verschiedener Stützschienenmaterialien Die sich einstellende Gleitflächentemperatur ist im Wesentlichen von den in Abbildung 17 dargestellten Einflüssen abhängig. Da die Kontakttemperatur die Grenztemperatur (ca. 65°C) nicht überschreiten darf, um eine thermische Schädigung zu vermeiden, sind die entsprechenden Einflussgrößen zweckmäßig zu wählen. Die Parameter Gleitgeschwindigkeit und Flächenpressung sind meist durch die technologischen Erfordernisse vorgegeben, die Reibungszahl stellt sich entsprechend der tribologischen Paarung ein und die Wärmeleitfähigkeit ist ein kaum zu verändernder Stoffwert. Die Einflussmaßnahmen erstrecken sich also meist auf die Schichtstärke s der Abstützung und den Wärmeübergang zur Umgebung. Abbildung 17: Technologische und konstruktive Einflüsse auf die Gleitflächentemperatur in der Wirkstelle 4. Zusammenfassung Die Kenntnis der sich nach einer entsprechenden Einlaufphase einstellenden Reibungszahlen für verschiedene Zahnriemen – Stützschienenkombinationen ist für die Anwender und Entwickler wichtig, da damit eine optimale Auslegung von Zahnriemenförderern erfolgen kann. Diese optimale Auslegung realisiert dann in der Anwendung eine ökonomische Lebensdauer bei verbesserter konstruktiver Auslegung. Die bisher weitgehend unbeachtete Temperaturerhöhung in der Gleitschienen – Zahnriemenkombination durch die eingebrachte Reibleistung sollte zukünftig ein weiteres Auslegungskriterium darstellen. Eine erste Annäherung an dieses Problem kann durch die Form: p Flächenpressung v Gleitgeschwindigkeit µ Reibungszahl A Kontaktfläche / jeweilige Oberfläche K Wärmeabgabekoeffizient DT max. zul. Temperaturerhöhung K= f (µ, p, v, Gleitschienenmaterial, Zahnriemenausführung, Maschinenkonstante…) gezeigt werden. Für die Ermittlung des Wärmeabgabekoeffizienten sind entsprechende Untersuchungen durchzuführen und Zusammenhänge zu ermitteln. Bestimmte Praxiseinflüsse (Umgebungstemperaturschwankungen, Verschmutzung, Stöße, Montagefehler) sind in die bisherigen Untersuchungen noch nicht eingeflossen, sollten aber nicht unbeachtet bleiben. Durch eine vorteilhafte Auslegung der Förderanlagen kann eine höhere Zuverlässigkeit bei geringeren Wechselintervallen und niedrigeren Kosten für den Betrieb erreicht werden.

Cost Sharing under Uncertainty: An Algorithmic Approach to Cooperative Interval-Valued Games

Recently, Branzei, Dimitrov, and Tijs (2003) introduced cooperative interval-valued games. Among other insights, the notion of an interval core has been coined and proposed as a solution concept for interval-valued games. In this paper we will present a general mathematical programming algorithm which can be applied to find an element in the interval core. As an example, we discuss lot sizing with uncertain demand to provide an application for interval-valued games and to demonstrate how interval core elements can be computed. Also, we reveal that pitfalls exist if interval core elements are computed in a straightforward manner by considering the interval borders separately.

A Column-Generation Approach for a Short-Term Production Planning Problem in Closed-Loop Supply Chains

We present a new model formulation for a multi-product lot-sizing problem with product returns and remanufacturing subject to a capacity constraint. The given external demand of the products has to be satisfied by remanufactured or newly produced goods. The objective is to determine a feasible production plan, which minimizes production, holding, and setup costs. As the LP relaxation of a model formulation based on the well-known CLSP leads to very poor lower bounds, we propose a column-generation approach to determine tighter bounds. The lower bound obtained by column generation can be easily transferred into a feasible solution by a truncated branch-and-bound approach using CPLEX. The results of an extensive numerical study show the high solution quality of the proposed solution approach.

Transcatheter Aortic Valve Replacement in Bicuspid Aortic Valve Disease.

BACKGROUND Limited information exists describing the results of transcatheter aortic valve (TAV) replacement in patients with bicuspid aortic valve (BAV) disease (TAV-in-BAV). OBJECTIVES This study sought to evaluate clinical outcomes of a large cohort of patients undergoing TAV-in-BAV. METHODS We retrospectively collected baseline characteristics, procedural data, and clinical follow-up findings from 12 centers in Europe and Canada that had performed TAV-in-BAV. RESULTS A total of 139 patients underwent TAV-in-BAV with the balloon-expandable transcatheter heart valve (THV) (n = 48) or self-expandable THV (n = 91) systems. Patient mean age and Society of Thoracic Surgeons predicted risk of mortality scores were 78.0 ± 8.9 years and 4.9 ± 3.4%, respectively. BAV stenosis occurred in 65.5%, regurgitation in 0.7%, and mixed disease in 33.8% of patients. Incidence of type 0 BAV was 26.7%; type 1 BAV was 68.3%; and type 2 BAV was 5.0%. Multislice computed tomography (MSCT)-based TAV sizing was used in 63.5% of patients (77.1% balloon-expandable THV vs. 56.0% self-expandable THV, p = 0.02). Procedural mortality was 3.6%, with TAV embolization in 2.2% and conversion to surgery in 2.2%. The mean aortic gradient decreased from 48.7 ± 16.5 mm Hg to 11.4 ± 9.9 mm Hg (p < 0.0001). Post-implantation aortic regurgitation (AR) grade ≥2 occurred in 28.4% (19.6% balloon-expandable THV vs. 32.2% self-expandable THV, p = 0.11) but was prevalent in only 17.4% when MSCT-based TAV sizing was performed (16.7% balloon-expandable THV vs. 17.6% self-expandable THV, p = 0.99). MSCT sizing was associated with reduced AR on multivariate analysis (odds ratio [OR]: 0.19, 95% confidence intervals [CI]: 0.08 to 0.45; p < 0.0001). Thirty-day device safety, success, and efficacy were noted in 79.1%, 89.9%, and 84.9% of patients, respectively. One-year mortality was 17.5%. Major vascular complications were associated with increased 1-year mortality (OR: 5.66, 95% CI: 1.21 to 26.43; p = 0.03). CONCLUSIONS TAV-in-BAV is feasible with encouraging short- and intermediate-term clinical outcomes. Importantly, a high incidence of post-implantation AR is observed, which appears to be mitigated by MSCT-based TAV sizing. Given the suboptimal echocardiographic results, further study is required to evaluate long-term efficacy.

Open issues in transcatheter aortic valve implantation. Part 1: patient selection and treatment strategy for transcatheter aortic valve implantation.

An exponential increase in the use of transcatheter aortic valve implantation (TAVI) in patients with severe aortic stenosis has been witnessed over the recent years. The current article reviews different areas of uncertainty related to patient selection. The use and limitations of risk scores are addressed, followed by an extensive discussion on the value of three-dimensional imaging for prosthesis sizing and the assessment of complex valve anatomy such as degenerated bicuspid valves. The uncertainty about valvular stenosis severity in patients with a mismatch between the transvalvular gradient and the aortic valve area, and how integrated use of echocardiography and computed tomographic imaging may help, is also addressed. Finally, patients referred for TAVI may have concomitant mitral regurgitation and/or coronary artery disease and the management of these patients is discussed.

Pitfalls and premature failure of the Freedom SOLO stentless valve.

OBJECTIVES This study reports a series of pitfalls, premature failures and explantations of the third-generation Freedom SOLO (FS) bovine pericardial stentless valve. METHODS A total of 149 patients underwent aortic valve replacement using the FS. Follow-up was 100% complete with an average observation time of 5.5 ± 2.3 years (maximum 8.7 years) and a total of 825 patient-years. Following intraoperative documentation, all explanted valve prostheses underwent histological examination. RESULTS Freedom from structural valve deterioration (SVD) at 5, 6, 7, 8 and 9 years was 92, 88, 80, 70 and 62%, respectively. Fourteen prostheses required explantation due to valve-independent dysfunction (n = 5; i.e. thrombus formation, oversizing, aortic dilatation, endocarditis and suture dehiscence) or valve-dependent failure (acute leaflet tears, n = 4 and severe stenosis, n = 5). Thus, freedom from explantation at 5, 6, 7, 8 and 9 years was 95, 94, 91, 81 and 72%, respectively. An acute vertical tear along the non-coronary/right coronary commissure to the base occurred at a mean of 6.0 years (range 4.3-7.3 years) and affected size 25 and 27 prostheses exclusively. Four FS required explantation after a mean of 7.5 years (range 7.0-8.3 years) due to severe functional stenosis and gross calcification that included the entire aortic root. CONCLUSIONS The FS stentless valve is safe to implant and shows satisfying mid-term results in our single institution experience. Freedom from SVD and explantation decreased markedly after only 6-7 years, so that patients with FS require close observation and follow-up. Exact sizing, symmetric positioning and observing patient limitations are crucial for optimal outcome.

The Freedom SOLO bovine pericardial stentless valve

Abstract: The third-generation bovine pericardium Freedom SOLO (FS) stentless valve emerged in 2004 as a modified version of the Pericarbon Freedom stentless valve and as a very attractive alternative to stented bioprostheses. The design, choice of tissue, and anticalcification treatment fulfill most, if not all, requirements for an ideal valve substitute. The FS combines the single-suture, subcoronary implantation technique with the latest-generation bovine pericardial tissue and novel anticalcification treatment. The design allows imitation of the native healthy valve through unrestricted adaption to the patient's anatomy, reproducing a normal valve/root complex. However, despite hemodynamic performance superior to stented valves, we are approaching a critical observation period as superior durability, freedom from structural valve deterioration, and nonstructural failure has not been proven as expected. However, optimal performance and freedom from structural valve deterioration depend on correct sizing and perfect symmetric implantation, to ensure low leaflet stress. Any malpositioning can lead to tissue fatigue over time. Furthermore, the potential for better outcomes depends on optimal patient selection and observance of the limitations for the use of stentless valves, particularly for the FS. Clearly, stentless valve implantation techniques are less reproducible and standardized, and require surgeon-dependent experience and skill. Regardless of whether or not stentless valve durability surpasses third-generation stented bioprostheses, they will continue to play a role in the surgical repertoire. This review intends to help practitioners avoid pitfalls, observe limitations, and improve patient selection for optimal long-term outcome with the attractive FS stentless valve.

Service level agreements-driven management of distributed applications in cloud computing environments

Advancements in cloud computing have enabled the proliferation of distributed applications, which require management and control of multiple services. However, without an efficient mechanism for scaling services in response to changing workload conditions, such as number of connected users, application performance might suffer, leading to violations of Service Level Agreements (SLA) and possible inefficient use of hardware resources. Combining dynamic application requirements with the increased use of virtualised computing resources creates a challenging resource Management context for application and cloud-infrastructure owners. In such complex environments, business entities use SLAs as a means for specifying quantitative and qualitative requirements of services. There are several challenges in running distributed enterprise applications in cloud environments, ranging from the instantiation of service VMs in the correct order using an adequate quantity of computing resources, to adapting the number of running services in response to varying external loads, such as number of users. The application owner is interested in finding the optimum amount of computing and network resources to use for ensuring that the performance requirements of all her/his applications are met. She/he is also interested in appropriately scaling the distributed services so that application performance guarantees are maintained even under dynamic workload conditions. Similarly, the infrastructure Providers are interested in optimally provisioning the virtual resources onto the available physical infrastructure so that her/his operational costs are minimized, while maximizing the performance of tenants’ applications. Motivated by the complexities associated with the management and scaling of distributed applications, while satisfying multiple objectives (related to both consumers and providers of cloud resources), this thesis proposes a cloud resource management platform able to dynamically provision and coordinate the various lifecycle actions on both virtual and physical cloud resources using semantically enriched SLAs. The system focuses on dynamic sizing (scaling) of virtual infrastructures composed of virtual machines (VM) bounded application services. We describe several algorithms for adapting the number of VMs allocated to the distributed application in response to changing workload conditions, based on SLA-defined performance guarantees. We also present a framework for dynamic composition of scaling rules for distributed service, which used benchmark-generated application Monitoring traces. We show how these scaling rules can be combined and included into semantic SLAs for controlling allocation of services. We also provide a detailed description of the multi-objective infrastructure resource allocation problem and various approaches to satisfying this problem. We present a resource management system based on a genetic algorithm, which performs allocation of virtual resources, while considering the optimization of multiple criteria. We prove that our approach significantly outperforms reactive VM-scaling algorithms as well as heuristic-based VM-allocation approaches.

Nitinol Stent Oversizing in Patients Undergoing Popliteal Artery Revascularization: A Finite Element Study

Nitinol stent oversizing is frequently performed in peripheral arteries to ensure a desirable lumen gain. However, the clinical effect of mis-sizing remains controversial. The goal of this study was to provide a better understanding of the structural and hemodynamic effects of Nitinol stent oversizing. Five patient-specific numerical models of non-calcified popliteal arteries were developed to simulate the deployment of Nitinol stents with oversizing ratios ranging from 1.1 to 1.8. In addition to arterial biomechanics, computational fluid dynamics methods were adopted to simulate the physiological blood flow inside the stented arteries. Results showed that stent oversizing led to a limited increase in the acute lumen gain, albeit at the cost of a significant increase in arterial wall stresses. Furthermore, localized areas affected by low Wall Shear Stress increased with higher oversizing ratios. Stents were also negatively impacted by the procedure as their fatigue safety factors gradually decreased with oversizing. These adverse effects to both the artery walls and stents may create circumstances for restenosis. Although the ideal oversizing ratio is stent-specific, this study showed that Nitinol stent oversizing has a very small impact on the immediate lumen gain, which contradicts the clinical motivations of the procedure.

Pitfalls and premature failure of the Freedom SOLO stentless valve

Gebiet: Chirurgie Abstract: Objectives This study reports a series of pitfalls, premature failures and explantations of the third generation Freedom SOLO bovine pericardial stentless valve. – – Methods 149 patients underwent aortic valve replacement (AVR) using the FS. Follow-up was 100% complete with an average observation time of 5.5±2.3 years (max. 8.7 years) and a total of 825 patient years. Following intraoperative documentation, all explanted valve prostheses underwent histological examination. – – Results Freedom from structural valve deterioration (SVD) at 5, 6, 7, 8 and 9 years was 92%, 88%, 80% and 70% and 62%, respectively. 14 prostheses required explantation due to valve-independent dysfunction (n=5, i.e. thrombus formation, oversizing, aortic dilatation, endocarditis and suture dehiscence) or valve-dependent failure (acute leaflet tears, n=4, severe stenosis, n=5). Thus freedom from explantation at 5, 6, 7, 8 and 9 years was 95%, 94%, 91% and 81% and 72%, respectively. An acute vertical tear along the non-coronary/right-coronary commissure to the base occurred at a mean of 6.0 years [range 4.3?7.3 years] and affected size 25 and 27 prostheses exclusively. Four FS required explantation after a mean of 7.5 years [range 7.0?8.3 years] due to severe functional stenosis and gross calcification that included the entire aortic root. – – Conclusions The Freedom SOLO stentless valve is safe to implant and shows satisfying mid-term results in our single institution experience. Freedom from SVD and explantation decreased markedly after only 6 ? 7 years, so that patients with FS require close observation and follow-up. Exact sizing, symmetric positioning and observing patient limitations are crucial for optimal outcome.