Entwicklung, Aufbau und Charakterisierung eines neuartigen Ionenfallen-Massenspektrometers für Aerosolpartikel (AIMS)

Im Rahmen der Arbeit wurde ein neuartiges Aerosol-Ionenfallen-Massenspektrometer (AIMS) aufgebaut und umfassend charakterisiert. Mit dem AIMS kann die chemische Zusammensetzung der verdampfbaren Komponente (bei etwa 600 °C) von Aerosolpartikeln quantitativ und on-line bestimmt werden. Die Durchmesser der Teilchen, die analysiert werden können, liegen zwischen etwa 30 und 500 nm. Der experimentelle Aufbau greift auf ein bereits gut charakterisiertes Einlasssystem des Aerodyne Aerosol-Massenspektrometers (AMS) zurück, das einen Partikeleinlass, bestehend aus einer kritischen Düse und einer aerodynamischen Linse, einen Verdampfer für die Aerosolteilchen und eine Elektronenstoß-Ionenquelle enthält. Das kommerzielle AMS verwendet entweder ein lineares Quadrupol-Massenfilter (Q-AMS) oder ein Flugzeit-Massenspektrometer (ToF-AMS). Im AIMS hingegen wird eine dreidimensionale Ionenfalle als Massenanalysator eingesetzt. Dadurch eröffnen sich unter anderem Möglichkeiten zur Durchführung von MSn-Studien und Ionen/Molekül-Reaktionsstudien. Das Massenspektrometer und wichtige Teile der Steuerungselektronik wurden am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entworfen und hergestellt. Das AIMS wird von einem PC und einer Software, die in der Programmiersprache LabVIEW verfasst ist, gesteuert. Aufgrund seiner Kompaktheit ist das Instrument auch für den Feldeinsatz geeignet. Mit der Software Simion 7.0 wurden umfangreiche Simulationsstudien durchgeführt. Diese Studien beinhalten Simulationen zur Ermittlung der optimalen Spannungseinstellungen für den Ionentransfer von der Ionenquelle in die Ionenfalle und eine Abschätzung der Sammeleffizienz der Ionenfalle, die gut mit einem gemessenen Wert übereinstimmt. Charakterisierungsstudien zeigen einige instrumentelle Merkmale des AIMS auf. Es wurde beispielsweise ein Massenauflösungsvermögen von 807 für m/z 121 gefunden, wenn eine Analyserate von 1780 amu/s verwendet wird. Wird die Analyserate verringert, dann lässt sich das Massenauflösungsvermögen noch erheblich steigern. Bei m/z 43 kann dann ein Wert von > 1500 erzielt werden, wodurch sich Ionenfragmente wie C2H3O+ (m/z 43.0184) und C3H7+ (m/z 43.0548) voneinander trennen lassen. Der Massenbereich des AIMS lässt sich durch resonante Anregung erweitern; dies wurde bis zu einer Masse von 1000 amu getestet. Kalibrationsmessungen mit laborgenerierten Partikeln zeigen eine hervorragende Linearität zwischen gemessenen Signalstärken und erzeugten Aerosol-Massenkonzentrationen. Diese Studien belegen im Zusammenhang mit den gefundenen Nachweisgrenzen von Nitrat (0.16 μg/m³) und Sulfat (0.65 μg/m³) aus Aerosolpartikeln, dass das AIMS für quantitative Messungen von atmosphärischem Aerosol geeignet ist. Ein Vergleich zwischen dem AIMS und dem Q-AMS für Nitrat in städtischem Aerosol zeigt eine gute Übereinstimmung der gefundenen Messwerte. Für laborgenerierte Polystyren-Latexpartikel wurde eine MS/MS-Studie unter der Anwendung von collision induced dissociation (CID) durchgeführt. Das Verhältnis von Fragmentionen zu Analytionen wurde zu einem Wert von > 60% bestimmt. In der Zukunft können ähnliche MS/MS-Studien auch für atmosphärische Aerosolpartikel angewandt werden, wodurch sich neue Perspektiven für die Speziation von Aerosolbestandteilen eröffnen. Dann sollen vor allem Kondensationsprozesse, das heißt die Bildung von sekundärem Aerosol, detailliert untersucht werden.

Targeting neuronal populations by AAV-mediated gene transfer for studying the endocannabinoid system

The cannabinoid type 1 (CB1) receptor is involved in a plethora of physiological functions and heterogeneously expressed on different neuronal populations. Several conditional loss-of-function studies revealed distinct effects of CB1 receptor signaling on glutamatergic and GABAergic neurons, respectively. To gain a comprehensive picture of CB1 receptor-mediated effects, the present study aimed at developing a gain-of-function approach, which complements conditional loss-of-function studies. Therefore, adeno-associated virus (AAV)-mediated gene delivery and Cre-mediated recombination were combined to recreate an innovative method, which ensures region- and cell type-specific transgene expression in the brain. This method was used to overexpress the CB1 receptor in glutamatergic pyramidal neurons of the mouse hippocampus. Enhanced CB1 receptor activity at glutamatergic terminals caused impairment in hippocampus-dependent memory performance. On the other hand, elevated CB1 receptor levels provoked an increased protection against kainic acid-induced seizures and against excitotoxic neuronal cell death. This finding indicates the protective role of CB1 receptor on hippocampal glutamatergic terminals as a molecular stout guard in controlling excessive neuronal network activity. Hence, CB1 receptor on glutamatergic hippocampal neurons may represent a target for novel agents to restrain excitotoxic events and to treat neurodegenerative diseases. Endocannabinoid synthesizing and degrading enzymes tightly regulate endocannabinoid signaling, and thus, represent a promising therapeutic target. To further elucidate the precise function of the 2-AG degrading enzyme monoacylglycerol lipase (MAGL), MAGL was overexpressed specifically in hippocampal pyramidal neurons. This genetic modification resulted in highly increased MAGL activity accompanied by a 50 % decrease in 2-AG levels without affecting the content of arachidonic acid and anandamide. Elevated MAGL protein levels at glutamatergic terminals eliminated depolarization-induced suppression of excitation (DSE), while depolarization-induced suppression of inhibition (DSI) was unchanged. This result indicates that the on-demand availability of the endocannabinoid 2-AG is crucial for short-term plasticity at glutamatergic synapses in the hippocampus. Mice overexpressing MAGL exhibited elevated corticosterone levels under basal conditions and an increase in anxiety-like behavior, but surprisingly, showed no changes in aversive memory formation and in seizure susceptibility. This finding suggests that 2 AG-mediated hippocampal DSE is essential for adapting to aversive situations, but is not required to form aversive memory and to protect against kainic acid-induced seizures. Thus, specific inhibition of MAGL expressed in hippocampal pyramidal neurons may represent a potential treatment strategy for anxiety and stress disorders. Finally, the method of AAV-mediated cell type-specific transgene expression was advanced to allow drug-inducible and reversible transgene expression. Therefore, elements of the tetracycline-controlled gene expression system were incorporated in our “conditional” AAV vector. This approach showed that transgene expression is switched on after drug application and that background activity in the uninduced state was only detectable in scattered cells of the hippocampus. Thus, this AAV vector will proof useful for future research applications and gene therapy approaches.

Trabajos y experiencias

En este primer número se da a conocer las personas que integraban el CIFOT, su forma de organización, una síntesis de los trabajos de investigación desarrollados por sus miembros y otras actividades científicas y académicas. En el año 1993 arriba el experto integrado de la DSE Dr. Peter Thomas, momento en que se inician varios desarrollos de cooperación internacional en el área de investigación medio-ambiental, GIS, Teledetección y Ordenamiento Territorial, que son explicitados aquí.

Discontinuity Set Extractor

Disponible en Github: https://github.com/adririquelme/DSE

Uso de nubes de puntos 3D para identificación y caracterización de familias de discontinuidades planas en afloramientos rocosos y evaluación de la calidad geomecánica

En este trabajo se estudia el uso de las nubes de puntos en 3D, es decir, un conjunto de puntos en un sistema de referencia cartesiano en R3, para la identificación y caracterización de las discontinuidades que afloran en un macizo rocoso y su aplicación al campo de la Mecánica de Rocas. Las nubes de puntos utilizadas se han adquirido mediante tres técnicas: sintéticas, 3D laser scanner y la técnica de fotogrametría digital Structure From Motion (SfM). El enfoque está orientado a la extracción y caracterización de familias de discontinuidades y su aplicación a la evaluación de la calidad de un talud rocoso mediante la clasificación geomecánica Slope Mass Rating (SMR). El contenido de la misma está dividido en tres bloques, como son: (1) metodología de extracción de discontinuidades y clasificación de la nube de puntos 3D; (2) análisis de espaciados normales en nubes de puntos 3D; y (3) análisis de la evaluación de la calidad geomecánica de taludes rocoso mediante la clasificación geomecánica SMR a partir de nubes de puntos 3D. La primera línea de investigación consiste en el estudio de las nubes de puntos 3D con la finalidad de extraer y caracterizar las discontinuidades planas presentes en la superficie de un macizo rocoso. En primer lugar, se ha recopilado información de las metodologías existentes y la disponibilidad de programas para su estudio. Esto motivó la decisión de investigar y diseñar un proceso de clasificación novedoso, que muestre todos los pasos para su programación e incluso ofreciendo el código programado a la comunidad científica bajo licencia GNU GPL. De esta forma, se ha diseñado una novedosa metodología y se ha programado un software que analiza nubes de puntos 3D de forma semi-automática, permitiendo al usuario interactuar con el proceso de clasificación. Dicho software se llama Discontinuity Set Extractor (DSE). El método se ha validado empleando nubes de puntos sintéticas y adquiridas con 3D laser scanner. En primer lugar, este código analiza la nube de puntos efectuando un test de coplanaridad para cada punto y sus vecinos próximos para, a continuación, calcular el vector normal de la superficie en el punto estudiado. En segundo lugar, se representan los polos de los vectores normales calculados en el paso previo en una falsilla estereográfica. A continuación se calcula la densidad de los polos y los polos con mayor densidad o polos principales. Estos indican las orientaciones de la superficie más representadas, y por tanto las familias de discontinuidades. En tercer lugar, se asigna a cada punto una familia en dependencia del ángulo formado por el vector normal del punto y el de la familia. En este punto el usuario puede visualizar la nube de puntos clasificada con las familias de discontinuidades que ha determinado para validar el resultado intermedio. En cuarto lugar, se realiza un análisis cluster en el que se determina la agrupación de puntos según planos para cada familia (clusters). A continuación, se filtran aquellos que no tengan un número de puntos suficiente y se determina la ecuación de cada plano. Finalmente, se exportan los resultados de la clasificación a un archivo de texto para su análisis y representación en otros programas. La segunda línea de investigación consiste en el estudio del espaciado entre discontinuidades planas que afloran en macizos rocosos a partir de nubes de puntos 3D. Se desarrolló una metodología de cálculo de espaciados a partir de nubes de puntos 3D previamente clasificadas con el fin de determinar las relaciones espaciales entre planos de cada familia y calcular el espaciado normal. El fundamento novedoso del método propuesto es determinar el espaciado normal de familia basándonos en los mismos principios que en campo, pero sin la restricción de las limitaciones espaciales, condiciones de inseguridad y dificultades inherentes al proceso. Se consideraron dos aspectos de las discontinuidades: su persistencia finita o infinita, siendo la primera el aspecto más novedoso de esta publicación. El desarrollo y aplicación del método a varios casos de estudio permitió determinar su ámbito de aplicación. La validación se llevó a cabo con nubes de puntos sintéticas y adquiridas con 3D laser scanner. La tercera línea de investigación consiste en el análisis de la aplicación de la información obtenida con nubes de puntos 3D a la evaluación de la calidad de un talud rocoso mediante la clasificación geomecánica SMR. El análisis se centró en la influencia del uso de orientaciones determinadas con distintas fuentes de información (datos de campo y técnicas de adquisición remota) en la determinación de los factores de ajuste y al valor del índice SMR. Los resultados de este análisis muestran que el uso de fuentes de información y técnicas ampliamente aceptadas pueden ocasionar cambios en la evaluación de la calidad del talud rocoso de hasta una clase geomecánica (es decir, 20 unidades). Asimismo, los análisis realizados han permitido constatar la validez del índice SMR para cartografiar zonas inestables de un talud. Los métodos y programas informáticos desarrollados suponen un importante avance científico para el uso de nubes de puntos 3D para: (1) el estudio y caracterización de las discontinuidades de los macizos rocosos y (2) su aplicación a la evaluación de la calidad de taludes en roca mediante las clasificaciones geomecánicas. Asimismo, las conclusiones obtenidas y los medios y métodos empleados en esta tesis doctoral podrán ser contrastadas y utilizados por otros investigadores, al estar disponibles en la web del autor bajo licencia GNU GPL.

SMR analysis using 3DPC datasets

Datasets and results of the paper: Characterization of rock slopes through slope mass rating using 3D point clouds, Riquelme et al 2016, IJRMMS.

An economic analysis of solar water & space heating /

"DSE-2322-1."

Alternate engines - state of the art study. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Is quantitative interpretation likely to increase sensitivity of dobutamine stress echocardiography? A study of false-negative results

Background: False-negative interpretations of do-butamine stress echocardiography (DSE) may be associated with reduced wall stress. using measurements of contraction, we sought whether these segments were actually ischemic but unrecognized or showed normal contraction. Methods. We studied 48 patients (29 men; mean age 60 +/- 10 years) with normal regional function on the basis of standard qualitative interpretation of DSE. At coronary angiography within. 6 months of DSE, 32 were identified as having true-negative and 16 as having false-negative results of DSE. Three apical views were used to measure regional function with color Doppler tissue, integrated backscatter, and strain rate imaging. Cyclic variation of integrated backscatter was measured in 16 segments, and strain rate and peak systolic strain was calculated in 6 walls at rest and peak stress. Results. Segments with false-negative results of DSE were divided into 2 groups with and without low wall stress according to previously published cut-off values. Age, sex, left ventricular mass, left ventricular geometric pattern, and peak workload were not significantly different between patients with true and false-negative results of DSE. Importantly, no significant differences in cyclic variation and strain parameters at rest and peak stress were found among segments with true-and false-negative results of DSE with and without low wall stress. Stenosis severity had no influence on cyclic variation and strain parameters at peak stress. Conclusions: False-negative results of DSE reflect lack of ischemia rather than underinterpretation of regional left ventricular function. Quantitative markers are unlikely to increase the sensitivity of DSE.

Optimisation of strain rate imaging for application to stress echocardiography

We sought to improve the feasibility of strain rate imaging (SRI) during dobutamine stress echocardiography (DSE) in 56 subjects at low risk of coronary disease. The impact of several SRI changes during acquisition were studied, including: (1) changing from fundamental to harmonic imaging; (2) parallel beam-forming; (3) alteration of spatial resolution and (4) narrow sector acquisition. We assessed SR signal quality, a quantitative measure of signal noise and measurements of SRI. Of 1462 segments evaluated, 6% were uninterpretable at rest and 8% at peak stress. Signal quality was optimised by increasing temporal (p = 0.01) and spatial resolution (p<0.0001 vs. baseline imaging) at rest and peak. Increasing spatial resolution also minimised signal noise (p<0.0001). Inter-observer variability of time to peak SR and peak SR were less with high temporal and spatial resolution. SRI quality can be improved with harmonic imaging and higher temporal resolution but optimisation of spatial resolution is critical. (C) 2004 World Federation for Ultrasound in Medicine Biology.

Postsystolic thickening detected by Doppler myocardial imaging: A marker of viability or ischemia in patients with myocardial infarction

Background: Postsystolic thickening (PST) of ischemic myocardial segments has been reported to account for the characteristic heterogeneity or regional asynchrony of myocardial wall motion during acute ischemia. Hypothesis: Postsystolic thickening detected by Doppler myocardial imaging (DMI) could be a useful clinical index of myocardial viability or peri-infarction viability in patients with myocardial infarction (MI). Methods: Doppler myocardial imaging was recorded at each stage of a standard dobutamine stress echocardiogram (DSE) in 20 patients (16 male, 60 +/- 13 years) with an NIT in the territory of the left anterior descending artery. Myocardial velocity data were measured in the interventricular septum and apical inferior segment of the MI territory. Postsystolic thickening was identified if the absolute velocity of PST was higher than peak systolic velocity in the presence of either a resting PST > 2.0 cm/s or if PST doubled at low-dose dobutamine infusion. Results: Doppler myocardial imaging data could be analyzed in 38 ischemic segments (95%), and PST was observed in 21 segments (55%), including 3 segments showing PST only at low-dose dobutamine infusion. There was no significant difference of baseline wall motion score index (2.1 +/- 0.3 vs. 2.1 +/- 0.6, p = 0.77) or peak systolic velocity (1.1 +/- 1.1 vs. 1.9 +/- 2.0 cm/s, p = 0.05) between segments with and without PST Peri-infarction ischemia or viability during DSE was more frequently observed in segments with PST than in those without (86 vs. 24%, p < 0.05). The sensitivity and specificity of PST for prediction of peri-infarction viability or ischemia was 82 and 81%, respectively. Conclusions: Postsystolic thickening in the infarct territory detected by DMI is closely related with peri-infarction ischemia or viability at DSE.

Risk stratification of patients with chronic kidney disease: Results of screening strategies incorporating clinical risk scoring and dobutamine stress echocardiography

Background Cardiac disease is the principal cause of death in patients with chronic kidney disease (CKD). Ischemia at dobutamine stress echocardiography (DSE) is associated with adverse events in these patients. We sought the efficacy of combining clinical risk evaluation with DSE. Methods We allocated 244 patients with CKD (mean age 54 years, 140 men, 169 dialysis-dependent at baseline) into low- and high-risk groups based on two disease-specific scores and the Framingham risk model. All underwent DSE and were further stratified according to DSE results. Patients were followed over 20 +/- 14 months for events (death, myocardial infarction, acute coronary syndrome). Results There were 49 deaths and 32 cardiac events. Using the different clinical scores, allocation of high risk varied from 34% to 79% of patients, and 39% to 50% of high-risk patients had an abnormal DSE. In the high-risk groups, depending on the clinical score chosen, 25% to 44% with an abnormal DSE had a cardiac event, compared with 8% to 22% with a.normal DSE. Cardiac events occurred in 2.0%, 3.1 %, and 9.7% of the low-risk patients, using the two disease-specific and Framingham scores, respectively, and DSE results did not add to risk evaluation in this subgroup. Independent DSE predictors of cardiac events were a lower resting diastolic blood pressure, angina during the test, and the combination of ischemia with resting left ventricular dysfunction. Conclusion In CKD patients, high-risk findings by DSE can predict outcome. A stepwise strategy of combining clinical risk scores with DSE for CAD screening in CKD reduces the number of tests required and identifies a high-risk subgroup among whom DSE results more effectively stratify high and low risk.

2D strain - a new approach to strain and strain rate: the solution to the angle-dependence of tissue Doppler?

Purpose: Tissue Doppler strain rate imaging (SRI) have been validated and applied in various clinical settings, but the clinical use of this modality is still limited due to time-consuming postprocessing, unfavorable signal to noise ratio and major angle dependency of image acquisition. 2D Strain (2DS) measures strain parameters through automated tissue tracking (Lagrangian strain) rather than tissue velocity regression. We sought to compare the accuracy of this technique with SRI and evaluate whether it overcomes the above limitations. Methods: We assessed 26 patients (13 female, age 60±5yrs) at low risk of CAD and with normal DSE at both baseline and peak stress. End systolic strain (ESS), peak systolic strain rate (SR), and timing parameters were measured by two independent observers using SRI and 2D Strain. Myocardial segments were excluded from the analyses if the insonation angle exceeded 30 degrees or if the segments were not visualized; 417 segments were evaluated. Results: Normal ranges for TVI and CEB approaches were comparable for SR (-0.99 ± 0.39 vs -0.88 ± 0.36, p=NS), ESS (-15.1 ± 6.5 vs -14.9 ± 6.3, p=NS), time to end of systole (174 ± 47 vs 174 ± 53, p=NS) and time to peak SR (TTP; 340 ± 34 vs 375 ± 57). The best correlations between the techniques were for time to end systole (rest r=0.6, p

Buyback and return policies for a book publishing firm = Egy könyvkiadó vállalat visszavásárlási stratégiája

A dolgozat célja egy vállalati gyakorlatból származó eset elemzése. Egy könyvkiadót tekintünk. A kiadó kapcsolatban van kis- és nagykereskedőkkel, valamint a fogyasztók egy csoportjával is vannak kapcsolatai. A könyvkiadók projekt rendszerben működnek. A kiadó azzal a problémával szembesül, hogy hogyan ossza el egy frissen kiadott és nyomtatott könyv példányszámait a kis- és nagykereskedők között, valamint mekkora példányszámot tároljon maga a fogyasztók közvetlen kielégítésére. A kiadóról feltételezzük, hogy visszavásárlási szerződése van a kereskedőkkel. A könyv iránti kereslet nem ismert, de becsülhető. A kis- és nagykereskedők maximalizálják a nyereségüket. = The aim of the paper is to analyze a practical real world problem. A publishing house is given. The publishing firm has contacts to a number of wholesaler / retailer enterprises and direct contact to customers to satisfy the market demand. The book publishers work in a project industry. The publisher faces with the problem how to allocate the stocks of a given, newly published book to the wholesaler and retailer, and to hold some copies to satisfy the customers direct from the publisher. The publisher has a buyback option. The distribution of the demand is unknown, but it can be estimated. The wholesaler / retailer maximize the profits. The problem can be modeled as a one-warehouse and N-retailer supply chain with not identical demand distribution. The model can be transformed in a game theory problem. It is assumed that the demand distribution follows a Poisson distribution.

Megtakarítások és külső finanszírozás az amerikai gazdaságban. A hitelpiaci válság háttere (1997-2007) (Savings and external financing in the American economy. The background to the credit-market crisis (1997–2007))

A tanulmány nem az aktuális hitelpiaci válság enyhítésének kérdésével foglalkozik, hanem az amerikai gazdaság elmúlt négy évtizedének általános és az utolsó tíz évének konkrét beruházási-megtakarítási és növekedési tendenciáit igyekszik feltárni. Azt vizsgálja, hogy milyen mélyebb, belföldi eredetű szerkezeti okai vannak a nemzetközivé dagadt jelzáloghitel-válságnak. A cikk a nyitott gazdaság külső finanszírozással összefüggő mérlegazonosságainak alapján arra a következtetésre jut, hogy az ingatlanpiaci visszaesés és a kibocsátás zsugorodása az Egyesült Államok gazdaságában már több mint másfél évtizede kialakult kedvezőtlen, de még tovább romló belföldi megtakarítási folyamatok következménye. A jelzálogpiac krízise és a lakásépítés drámai visszaesése a túlfogyasztásra és túlhitelezésre ösztönző pénzügyi környezet eredménye. A lakáspiaci és a hitelezési ciklusok pénzügyi innovációkkal történő megnyújtása inkább növelte, mint csökkentette a kibocsátásingadozás érzékenységét. A legfőbb hitelezők Kína, Japán, Németország inkább dolláralapú amerikai vállalati felvásárlásokkal ellensúlyozták a dollárgyengülésből elszenvedett veszteségeiket. 1997-2007 között az Amerikából külföldön befektetett dolláraktívák - javarészt a valuta leértékelődése nyomán - jelentős hozamemelkedést élveztek, és számottevően tompították a belföldön képződött jövedelmek csökkenését. A dollárleértékelődés az eszköz- (és nemcsak az áruexport) oldalon is előnyöket hozott számos nagyvállalatnak. / === / Rather than dealing with the immediate policy steps to dampen the crisis, this paper attempts to reveal the worsening savings/consumption pattern of the US economy over the last ten years. Based on the closed logic of open-economy GDP-accounting, it argues that the current crisis is deeply rooted in shrinking public and private savings trends discernible as early as 1997. The current mortgage-market crisis and deep fall in new residential housing are products of a distorted financial environment that encourages over-borrowing and over-consumption. Expansion of the credit cycle through successive financial innovations has increased, not decreased output volatility. But the main foreign lenders to the US—Japan, China and Germany—have managed to offset their losses on US securities by buying into US companies. Large US firms have also benefited from rapid dollar depreciation as USD-denominated yields on their foreign assets experienced strong run-ups. The weak dollar has also helped American firms with large assets on foreign markets. So there were strong benefits for the US, not just on the goods-export side, but on the asset side, an aspect rarely emphasized.