Plasmacytoid Dendritic Cells Control Homeostasis of Megakaryopoiesis

Platelet homeostasis is essential for vascular integrity and immune defence1,2. Although the process of platelet formation by fragmenting megakaryocytes (MKs; thrombopoiesis) has been extensively studied, the cellular and molecular mechanisms required to constantly replenish the pool of MKs by their progenitor cells (megakaryopoiesis) remains unclear3,4. Here we use intravital imaging to track the cellular dynamics of megakaryopoiesis over days. We identify plasmacytoid dendritic cells (pDCs) as homeostatic sensors that monitor the bone marrow for apoptotic MKs and deliver IFNα to the MK niche triggering local on-demand proliferation and maturation of MK progenitors. This pDC-dependent feedback loop is crucial for MK and platelet homeostasis at steady state and under stress. pDCs are best known for their ability to function as vigilant detectors of viral infection5. We show that virus-induced activation of pDCs interferes with their function as homeostatic sensors of megakaryopoiesis. Consequently, activation of pDCs by SARS-CoV-2 leads to excessive megakaryopoiesis. Together, we identify a pDC-dependent homeostatic circuit that involves innate immune sensing and demand-adapted release of inflammatory mediators to maintain homeostasis of the megakaryocytic lineage

Collective fluxon modes in Intrinsic Josephson Junction Stacks under microwave irradiation

Ziel der Arbeit war es, zu einem Verständnis der Dynamik in Stapeln von intrinsischen Josephson-Kontakten unter Einstrahlung von niederfrequenten Mikrowellen mit Frequenzen zwischen 2 GHz und 25 GHz zu gelangen. Dabei sollte der Idee nachgegangen werden, ob es möglich ist, mit niederfrequenten Mikrowellen Fluxon-Antifluxon-Paare in den Kontakten zu erzeugen und durch diese kollektive Fluxonresonanzen mit deutlich höheren Frequenzen im Stapel anzuregen. Insbesondere sollte in diesem Zusammenhang geklärt werden, in wieweit eine ortsauflösende Analyse der Dynamik mittels Tieftemperatur-Rasterelektronenmikroskopie (TTREM) wesentliche Erkenntnisse liefern kann. Die untersuchten Proben wurden aus Bi(2)Sr(2)CaCu(2)O(8+x)-Einkristallen präpariert. Dazu wurde eine zweiseitige Präparationsmethode mittels Elektronenstrahl-Lithographie entwickelt und etabliert. Mit dieser Technologie konnten Stufenstapel mit supraleitenden Zuleitungen und definierter Geometrie reproduzierbar hergestellt werden. Integrale Transportmessungen zeigten, dass unter Mikrowelleneinstrahlung zahlreiche Strukturen auf den Strom-Spannungs-(I-U-) Kennlinien der Proben auftreten. Einige dieser Strukturen korrelieren mit dem Auftreten eines deutlichen periodisch variierenden Kontrasts in der elektronenstrahlinduzierten Spannungsänderung bei der ortsauflösenden TTREM-Analyse. Die TTREM-Spannungsbilder lassen sich durch stehende Plasmawellen in den Kontakten erklären, mit Wellenlängen in der Größenordnung von 10 Mikrometern bis 20 Mikrometern. Dabei schwingen die Plasmawellen zumindest im größten Teil des Stapels kollektiv in Phase. Für die Frequenzen dieser Oszillationen können Werte im Bereich von 100 GHz bis 300 GHz abgeschätzt werden. Zur Erklärung aller Effekte in den Stapeln von intrinsischen Josephson-Kontakten unter Mikrowelleneinstrahlung wurden zusätzlich für zwei verschiedene Modelle numerische Simulationen durchgeführt. Die Simulationen bestätigen, dass sich in den Stapeln unter den experimentell relevanten Bedingungen kollektive in-Phase Resonanzen ausbilden können. Als weiteres wesentliches Ergebnis lieferten diese Simulationen die Erkenntnis, dass ein großer Teil der auf den I-U-Kennlinien beobachteten Strukturen nicht durch kollektive Resonanzen, sondern durch chaotisches Schalten der einzelnen Kontakte verursacht wird. Mit der vorliegenden Arbeit konnte also gezeigt werden, dass mittels TTREM eine ortsaufgelöste Untersuchung der Dynamik in Stapeln aus intrinsischen Josephson-Kontakten möglich ist, und dass in solchen Stapeln unter Mikrowelleneinstrahlung kollektive in-Phase Resonanzen auftreten können. Für genau solche Resonanzen ist die Abstrahlung von hochfrequenten Mikrowellen mit Frequenzen von über 100 GHz aus dem Stapel mit maximaler Leistung zu erwarten.The purpose of this work was to get to an understanding of the dynamics in intrinsic Josephson junction stacks under irradiation of microwaves with frequencies between 2 GHz and 25 GHz. One idea to be pursued was if it is possible to generate fluxon-antifluxon pairs in the junctions by irradiating low frequency microwaves onto the stacks and excite collective fluxon resonances with much higher frequencies this way. In particular, it was to be investigated if the dynamics can be visualized by spatially resolved measurements using Low Temperature Scanning Electron Microscopy (LTSEM). The samples investigated were patterned out of Bi(2)Sr(2)CaCu(2)O(8+x) single crystals. A double sided preparation technique using electron beam lithography was developed and established, permitting the reproducible production of stacks with superconducting leads and defined geometry. Integral transport measurements under microwave irradiation show numerous structures on the current-voltage (I-V) characteristics. Some of these structures correlate with the occurrence of a clear periodically varying contrast of the electron beam induced voltage change in spatially resolved LTSEM analysis. The LTSEM voltage images can be explained by standing plasma waves in the junctions, with wavelengths of the order of 10 microns to 20 microns. In this case, the standing plasma waves in at least the majority of the junctions oscillate collectively in-phase. The frequencies of these oscillations can be estimated to be between 100 GHz and 300 GHz. To explain all effects in intrinsic Josephson junction stacks under microwave irradiation, numerical simulations based on two different models were performed. These simulations confirmed that collective in-phase resonances can develop in the stacks under experimentally relevant conditions. As another significant result, the simulations showed that the majority of the observed structures on the I-V characteristics are not generated by collective resonances in the stacks, but are due to chaotic switching of individual junctions. In conclusion, it could be shown in this work that it is possible to use LTSEM for spatially resolved investigation of the dynamics in intrinsic Josephson junction stacks, and that collective in-phase resonances can occur in these stacks under the irradiation of low frequency microwaves. For these resonances, emission of high frequency microwaves from the stack with frequencies above 100 GHz and maximal power can be expected

Akustische Qualitätskontrolle mit künstlicher Intelligenz

Spätestens mit dem Zusatz »4.0« hat die Industrie in den vergangenen Jahren den Prozess der Digitalisierung gestartet und setzt nun die voranschreitende Automatisierung von Produktionsprozessen um. Die Vernetzung von Anlagen und Komponenten steht dabei im Vordergrund - Sensoren übernehmen zunehmend die Funktion der menschlichen Sinne und liefern dadurch vielfältige Potentiale zur Optimierung der Wertschöpfungskette. Entwicklungen aus den Bereichen Sensorik und Messtechnik bilden in Kombination mit Fortschritten bei maschinellen Lernverfahren die Grundlage für innovative Möglichkeiten der Automatisierung von Prozessen. In diesem Zusammenhang entwickelt das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT aus Ilmenau akustische Verfahren zur Sicherstellung der Qualität von Prozessen und Produkten, welche auf unterschiedliche Anwendungen in der industriellen Produktion angepasst werden können. Dieser Artikel stellt die einzelnen Komponenten, welche für eine integrierte Systemlösung zur Luftschallanalyse notwendig sind, anhand eines Anwendungsfalls vor

Privacy Enhanced Identity Management: Design Considerations and Open Problems

User centric identity management will be necessary to protect user's privacy in an electronic society. However, designing such systems is a complex task, as the expectations of the different parties involved in electronic transactions have to be met. In this work we give an overview on the actual situation in user centric identity management and point out problems encountered there. Especially we present the current state of research and mechanisms useful to protect the user's privacy. Additionally we show security problems that have to be borne in mind while designing such a system and point out possible solutions. Thereby, we concentrate on attacks on linkability and identifiability, and possible protection methods

IDMT-Traffic Dataset

The IDMT-TRAFFIC dataset includes 17,506 2-second long stereo audio excerpts of recorded vehicle passings as well as different background sounds alongside streets. The dataset includes recordings from 4 different recording locations, 4 different vehicle types (bus, car, motorcycle, and truck), three different tempo limit areas, as well as dry and wet weather/road conditions. The direction of movement is annotated as well. Recordings with both high-quality sE8 microphones as well as medium-quality MEMS microphones are included

Stadtlärm - a distributed system for noise level measurement and noise source identification in a smart city environment

Various types of acoustic scenes such as construction sites, open air concerts, sport events, and road traffic contribute to the overall rising noise pollution in cities. As part of the “Stadtlärm” research project, we propose an intelligent audio analysis system that is implemented on distributed sensors in a smart city network. The system allows for measuring noise levels according to the general administrative regulation “TA Lärm” as well as classifying and localizing sources of active acoustic events. Results of this measurement can be visualized online or collected for the further analysis. The local city administration is supported in processing incoming resident noise complains by continuously monitoring the noise distribution across the city. Furthermore, local noise appearance can be predicted for planned events in the future by correlating previous measurements with metadata and geo-locations obtained from event calendars. On each sensor, Deep Convolutional Neural Networks are used for automatic feature learning from spectrogram data and the joint classification of 12 possibly concurrent acoustic event classes and 5 mutually exclusive acoustic scene classes. We perform a systematic analysis of the influence of various model hyperparameters as well as the presence of additional environmental background noise to the classifier performance

Urban Noise Monitoring in the Stadtlärm Project - A Field Report

As noise pollution in urban environments is constantly rising, novel smart city applications are required for acoustic monitoring and municipal decision making. This paper summarizes the experiences made during the field test of the Stadtlärm system for distributed noise measurement in summer/fall of 2018 in Jena, Germany.1

Optimization of performance related properties and resistance of asphalt pavements by using nanotechnologie

Ziel des Forschungsvorhabens war die Herstellung von „Nanoasphalt“ aus mit polymerbeschichteten, plättchenförmigen Nanopartikeln dotierten Bitumenbindemitteln und die Untersuchung des Alterungsverhaltens der neuen Materialklasse. Theoretische Voruntersuchungen zeigten, dass statistisch im Volumen verteilte, mplättchenförmige Partikel mit Aspekverhältnissn D/H > 100 als effektive Diffusionsbarrieren wirken und sowohl die oxidative Alterung als auch den Verlust weichmachender Bestandteile aus Bitumenbindemitteln um den Faktor 2 - 3 verlangsamen können. Es wurde eine lösemittelfreie Synthese für Alkyl-Quat-Primer-Polymere entwickelt und ein Verfahren ausgearbeitet, um Natrium-Montmorillonit (NaMMT) in einem einstufigen Verfahren zu exfoliieren und die entstehenden Silikatblättchen mit den Polymeren zu beschichten. Hochverzweigte Polymere auf Basis von Polyethylenimin mit einem Quarternisierungsgrad von ca. 5 mol% und einem Alkylierungsgrad von 80 mol% unter Verwendung von C12-Substituenten adsorbieren irreversibel auf Montmorrilonit und wirken zugleich als Dispergiermittel. Es konnten Nanopartikel-Bitumen-Komposite (NPBK) hergestellt werden, die bis zu 10 M.-% Nanopartikel mit Dicken von 10-50 nm und Durchmessern von ca. 1-10 μm enthielten. Zur Herstellung eines Demonstrators wurden die Synthesen in den Halbtechnikumsmaßstab hochskaliert (11 kg Polymer → 22 kg modifizierte Nanopartikel → 440 kg Nano-Bitumen → 6.200 kg Nano-Asphalt). Die Einmischung der Nanopartikel in das Bitumen erfolgte einmal mit dem bereits in der Pilotstudie eingesetzten Schnecken-Extruder und mit Blick auf eine spätere Hochskalierung des Herstellungsprozesses mittels Hochschermischer. Die auf diese Weise hergestellten NPBKs wurden in unterschiedlichen Alterungsstufen (frisch, kurz- und langzeitgealtert) anhand von konventionellen und rheologischen Prüfungen beurteilt. Mit ausgewählten NPBK-Varianten wurden auf Laborebene Asphalte hergestellt, die ebenfalls umfangreichen Testreihen unterzogen wurden. Den Projektabschluss bildete die großmaßstäbliche Mischgutherstellung in einer Asphaltmischanlage sowie das Anlegen und Beproben einer Demonstratorfläche.The objective of this research project was the generation of NanoAsphalt from bitumen binders containing polymer coated, plate shaped nano particles, as well as the investigation of the new materials class ageing properties. Theoretical considerations demonstrated randomly distributed plate like particles of high aspect ratio D/H > 100 to work as effective diffusion barriers that should slow down the effusive loss of lubricating components and simultaneously reduce the oxidative ageing of the binders ba a factor of 2 - 3. A solvent free synthesis of alkyl-quat-primer polymers was developed and a technique was found to exfoliate sodium-montmorillonite and to coat the obtained silicate-layers with these polymers in a single step. Polyethylenimin based hyperbranched polymers with a degree of quarternization of 5 mol%, and a degree of alkylation of 80 mol% on using C12-substituents irreversibly adsorb on montmorillonite and act as dispersing agent. Nano-Bitumen-binders were prepared that contained up to 10 wt% of nanoparticles with a thickness of about 10-50 nm and diameters of 1-10 μm. To generate a demonstrator the syntheses were upscaled to the semi technicum level (11 kg polymer → 22 kg modified nanoparticles → 440 kg Nano-Bitumen → 6.200 kg Nano-Asphalt). The mixing of the nanoparticles into the bitumen was carried out by applying a screw extruder, which was also used in the pilot study, and with a view to a later upscaling of the production process by means of a high-speed shear-mixer. The resulting NPBKs were evaluated in different aging stages (fresh, short- and long-term-aged) by means of conventional and rheological tests procedures. Selected NPBK-variants were used for producing asphalt mixtures on laboratory level, which were subjected to an extensive test program. At the end of the project a large-scale mixed material production in an asphalt mixing plant was realized, followed by the installation and testing of a paving demonstrator area