ERDO - a framework to select an appropriate randomization procedure for clinical trials

Background: Randomization is considered to be a key feature to protect against bias in randomized clinical trials. Randomization induces comparability with respect to known and unknown covariates, mitigates selection bias, and provides a basis for inference. Although various randomization procedures have been proposed, no single procedure performs uniformly best. In the design phase of a clinical trial, the scientist has to decide which randomization procedure to use, taking into account the practical setting of the trial with respect to the potential of bias. Less emphasis has been placed on this important design decision than on analysis, and less support has been available to guide the scientist in making this decision.Methods: We propose a framework that weights the properties of the randomization procedure with respect to practical needs of the research question to be answered by the clinical trial. In particular, the framework assesses the impact of chronological and selection bias on the probability of a type I error. The framework is applied to a case study with a 2-arm parallel group, single center randomized clinical trial with continuous endpoint, with no-interim analysis, 1:1 allocation and no adaptation in the randomization process.Results: In so doing, we derive scientific arguments for the selection of an appropriate randomization procedure and develop a template which is illustrated in parallel by a case study. Possible extensions are discussed.Conclusion: The proposed ERDO framework guides the investigator through a template for the choice of a randomization procedure, and provides easy to use tools for the assessment. The barriers for the thorough reporting and assessment of randomization procedures could be further reduced in the future when regulators and pharmaceutical companies employ similar, standardized frameworks for the choice of a randomization procedure

Microresonator solitons for massively parallel coherent optical communications

Optical solitons are waveforms that preserve their shape while propagating, relying on a balance of dispersion and nonlinearity. Soliton-based data transmission schemes were investigated in the 1980s, promising to overcome the limitations imposed by dispersion of optical fibers. These approaches, however, were eventually abandoned in favor of wavelength-division multiplexing (WDM) schemes that are easier to implement and offer improved scalability to higher data rates. Here, we show that solitons may experience a comeback in optical communications, this time not as a competitor, but as a key element of massively parallel WDM. Instead of encoding data on the soliton itself, we exploit continuously circulating dissipative Kerr solitons (DKS) in a microresonator. DKS are generated in an integrated silicon nitride microresonator by four-photon interactions mediated by Kerr nonlinearity, leading to low-noise, spectrally smooth and broadband optical frequency combs. In our experiments, we use two interleaved soliton Kerr combs to transmit a data stream of more than 50Tbit/s on a total of 179 individual optical carriers that span the entire telecommunication C and L bands. Equally important, we demonstrate coherent detection of a WDM data stream by using a pair of microresonator Kerr soliton combs - one as a multi-wavelength light source at the transmitter, and another one as a corresponding local oscillator (LO) at the receiver. This approach exploits the scalability advantages of microresonator soliton comb sources for massively parallel optical communications both at the transmitter and receiver side. Taken together, the results prove the significant potential of these sources to replace arrays of continuous-wave lasers in high-speed communications.Comment: 10 pages, 3 figure

Highly Sensitive Detection of Naphthalene in Solvent Vapor Using a Functionalized PBG Refractive Index Sensor

We report an optical refractive index sensor system based on a planar Bragg grating which is functionalized by substituted γ-cyclodextrin to determine low concentrations of naphthalene in solvent vapor. The sensor system exhibits a quasi-instantaneous shift of the Bragg wavelength and is therefore capable for online detection. The overall shift of the Bragg wavelength reveals a linear relationship to the analyte concentration with a gradient of 12.5 ± 1.5 pm/ppm. Due to the spectral resolution and repeatability of the interrogation system, this corresponds to acquisition steps of 80 ppb. Taking into account the experimentally detected signal noise a minimum detection limit of 0.48 ± 0.05 ppm is deduced

Zur Generierung von Verhaltensmodellen für gemischt analog/digitale Schaltungen auf Basis der Theorie dynamischer Systeme

Das virtuelle Zeitalter begann mit Flugsimulatoren. Sie ermöglichten es, Testflüge durchzuführen - ohne Risiko für Mensch und Maschine. Die Computer basierte Simulation ist heute eine Schlüsseltechnologie, auch bei der Entwicklung elektronischer Schaltkreise. Die Simulation von gemischt analog/digitalen Schaltkreisen erfordert exakte und effiziente Modelle. Diese Arbeit stellt eine Methodik zur Erzeugung dieser Modelle im Bottom-Up Entwurf vor, d.h. ausgehend von einer Repräsentation der Schaltung auf einer unteren Abstraktionsebene (z.B. Spice-Netzliste) wird ein Verhaltensmodell erzeugt, welches die vom Entwickler definierten Anforderungen an die Genauigkeit (maximal erlaubter Fehler) einhält und welches Effekte höherer Ordnung implizit berücksichtigt. Bei der Entwicklung dieser Methodik standen die folgenden Ziele im Mittelpunkt: Bereitstellung von Verhaltensmodellen nichtlinearer dynamischer Schaltungen für Simulationen im Zeitbereich. Automatische Generierung der Verhaltensmodelle ohne tiefergehende Kenntnis der Schaltungsdetails. Hohe Wiederverwendbarkeit der Modelle und Abdeckung der möglichen Betriebsbereiche. Berücksichtigung charakteristischer Eigenschaften höherer Ordnung der Schaltung. Einfache Integration der Methodik in die Simulator Umgebung beliebiger Hardwarebeschreibungssprachen einschließlich VHDL-AMS. Effiziente Ausführung mit bestimmten Aussagen zum Fehler des Modells. Skalierbarkeit der Modelle zur Verwendung auf den Abstraktionsebenen "Verhalten" und "Funktional". Die Methodik ist als erweiterter Formalismus für kombinierte Modelle direkt aus der Systemtheorieabgeleitet. Das zugrunde liegende Konzept ist ein DESS&DEVS (Differential Equation Specified System with Discrete Event Specified System), das auch in anderen Disziplinen auftritt. In der vorliegenden Arbeit wurde das formale Modell auf Standard-Simulatoren, inkl. VHDL-AMS, abgebildet und so in der Praxis einsetzbar. Bisherige Arbeiten setzten auf abstrakte proprietäre Simulatorkonzepte. Die Methodik unterstützt direkt das Mixed-Signal Modeling. In einem Modell können analoge und digitale Signale zusammen auftreten und gesetzt werden. Die allgemein übliche Trennung in einanaloges und ein digitales (VHDL) Modell mit einer Schnittstelle zwischen den unterschiedlichen Simulatoren fällt weg. Über diese Vorteile hinaus weisen die Modelle einen Geschwindigkeitszuwachs der Größenordnung10^2 gegenüber der strukturellen Beschreibung des Funktionsblocks auf. Die Methodik erlaubt Aussagen zur Genauigkeit des Modells - bei der Modellerstellung können Anforderungen an die Genauigkeit spezifiziert werden, die das Modell garantiert einhält. Das neue Konzept wird durch unterschiedlich komplexe Beispiele ausführlich demonstriert. Anhand eines linearen Filters wird die Methodik zunächst anschaulich dargestellt. Das nächste Schaltungsbeispiel, ein Operationsverstärker, zeigt, daß die Methodik auf nichtlineare Funktionsblöcke ohne weiteres direkt angewandt werden kann. Als umfangreicheres Beispiel dient ein A/D-Wandler, der zudem die Verwendung eines Modells für eine gemischt analog/digitale Schaltung in der VHDL-AMS Simulationsumgebung zeigt. Abstrahierend von der konkreten Anwendung zur Modellierung analoger Schaltungen ist die Methodik universell verwendbar zur Modellierung technischer Systeme. Ihr Einsatz in allen Bereichen der Mechanik, wie zum Beispiel Hydraulik oder Thermodynamik, ist möglich. Der Grund hierfür ist, daß reale Systeme - egal aus welchem Bereich - den selben Systemgesetzen unterliegen und ähnliche Verhaltensmuster zeigen, obwohl sie physikalisch völlig unterschiedlich sind

UV-Writing of a Superstructure Waveguide Bragg Grating in a Planar Polymer Substrate

We report on the fabrication of a superstructure Bragg grating in a planar polymer substrate. Based on a twofold illumination process an integrated waveguide and a superstructure Bragg grating are subsequently written into bulk polymethylmethacrylate by UV-induced refractive index modification. The measured reflected spectrum of the superstructure Bragg grating exhibits multiple reflection peaks and is in good agreement with performed standard simulations based on the beam propagation method and coupled mode theory algorithms. By applying a varying tensile load we determine the strain sensitivity to be about 1.10 pm/µε and demonstrate the applicability of the superstructure Bragg grating for strain measurements with redundant sensing signals