Development and test of a technology wind generator demonstrator with no insulation field coils applying high temperature superconductors

Der steigende Bedarf an günstigen, erneuerbaren Energiequellen verursacht eine anhaltende Entwicklung hin zu Windkraftanlagen höherer Leistungsklassen. Generatoren dieser Leistungsklassen sind meist besonders schwer und weisen erhöhte Anforderungen bezüglich des Bauraums auf. Supraleitende Materialien mit ihrer hohen Stromtragfähigkeit und nicht vorhandenen Gleichstromverlusten, zeigen das Potential einer erhöhten Leistungsdichte von elektrischen Maschinen hinsichtlich Gewicht und Volumen. Diese Arbeit stellt deshalb die Entwicklung und den Test eines Generator-Technologiedemonstrators mit Felderregerspulen, bestehend aus Hochtemperatur-Supraleitern, vor. Für eine verbesserte elektrische und thermische Stabilität sind die supraleitenden Spulen als nicht-isolierte Spulen ausgeführt und verfügen deshalb über keine elektrische Isolation zwischen den Spulenwindungen. Die grundsätzlichen Ausführungsformen supraleitender elektrischer Maschinen im Hinblick auf den Einsatz in Windkraftanlagen werden vorgestellt. Dabei werden insbesondere die Ausführung ferromagnetischer Komponenten, die Verwendung der supraleitenden Materialien im stationären und rotierenden Teil der Maschine als auch das kryogene Kühlsystem behandelt. Auf Grundlage dieser Vorüberlegungen wird das Design eines partiell supraleitenden Synchrongenerators mit stationären, supraleitenden Felderregerspulen und einer normalleitenden, rotierenden Drehstromwicklung gewählt. Das Statoreisen ist dabei als vom kryogenen System entkoppeltes warmes Eisen realisiert und sowohl Statoreisen als auch Rotoreisen sind als Luftspaltwicklungen ausgeführt und weisen keine ausgeprägten ferromagnetischen Nuten auf. Die Kühlung der supraleitenden Spulen und Subkomponenten erfolgt mittels eines direkten, leitungsgekühlten kryogenen Kühlsystems im Stator der Maschine. Basierend auf der gewählten Ausführungsform der elektrischen Maschine wird ein detailliertes elektromagnetisches, thermisches und mechanisches Design eines Generator-Technologiedemonstrators erarbeitet. Hierbei wird nicht nur die Wechselwirkung der genannten physikalischen Domänen untereinander, sondern auch die grundsätzliche praktische Umsetzbarkeit berücksichtigt. Im Rahmen dieser Arbeit kommen Hochtemperatur-Supraleiter von zwei verschiedenen Herstellern zum Einsatz, die beide hinsichtlich der Verwendung in den supraleitenden Spulen des Generators vorcharakterisiert werden. Insgesamt werden 14 supraleitende Generatorspulen hergestellt und erfolgreich bezüglich ihrer supraleitenden Eigenschaften und dem aufgrund der fehlenden Windungsisolation besonderen dynamischen Verhaltens in Flüssigstickstoff bei 77 K getestet. Zusätzlich wird in einem speziellen labortechnischen Aufbau die leitungsgekühlte Anbindung von zwei Spulen für Temperaturen unterhalb von 77 K untersucht. Zwölf Felderregerspulen werden zu einem sechspoligen Spulensystem mit sich ausbildenden, alternierenden magnetischen Polen zusammengefügt. Das Spulensystem, die Komponenten des kryogenen Kühlsystems, das Statoreisen sowie die mechanischen Stützstrukturen werden im Vakuumraum des Kryostaten installiert. In der kryogenen Umgebung im Stator des Generator Technologiedemonstrators wird das Spulensystem auf die angestrebte Betriebstemperatur von 30 K gekühlt und erfolgreich mit einem Nennstrom von 450 A betrieben

Urinary Excretion of Mercapturic Acids of the Rodent Carcinogen Methyleugenol after a Single Meal of Basil Pesto: A Controlled Exposure Study in Humans

Methyleugenol (ME), found in numerous plants and spices, is a rodent carcinogen and is classified as “possibly carcinogenic to humans”. The hypothesis of a carcinogenic risk for humans is supported by the observation of ME-derived DNA adducts in almost all human liver and lung samples examined. Therefore, a risk assessment of ME is needed. Unfortunately, biomarkers of exposure for epidemiological studies are not yet available. We hereby present the first detection of N-acetyl-l-cysteine conjugates (mercapturic acids) of ME in human urine samples after consumption of a popular ME-containing meal, pasta with basil pesto. We synthesized mercapturic acid conjugates of ME, identified the major product as N-acetyl-S-[3′-(3,4-dimethoxyphenyl)allyl]-l-cysteine (E-3′-MEMA), and developed methods for its extraction and LC–MS/MS quantification in human urine. For conducting an exposure study in humans, a basil cultivar with a suitable ME content was grown for the preparation of basil pesto. A defined meal containing 100 g of basil pesto, corresponding to 1.7 mg ME, was served to 12 participants, who collected the complete urine at defined time intervals for 48 h. Using d6-E-3′-MEMA as an internal standard for LC–MS/MS quantification, we were able to detect E-3′-MEMA in urine samples of all participants collected after the ME-containing meal. Excretion was maximal between 2 and 6 h after the meal and was completed within about 12 h (concentrations below the limit of detection). Excreted amounts were only between 1 and 85 ppm of the ME intake, indicating that the ultimate genotoxicant, 1′-sulfooxy-ME, is formed to a subordinate extent or is not efficiently detoxified by glutathione conjugation and subsequent conversion to mercapturic acids. Both explanations may apply cumulatively, with the ubiquitous detection of ME DNA adducts in human lung and liver specimens arguing against an extremely low formation of 1′-sulfooxy-ME. Taken together, we hereby present the first noninvasive human biomarker reflecting an internal exposure toward reactive ME species

Die proximale Humerusfraktur: ist die Operation immer die beste Wahl

Hintergrund Proximale Humerusfrakturen gehören zu den dritthäufigsten, osteoporotischen Verletzungen mit steigender Inzidenz. Die Indikationsstellung wird weiterhin kontrovers diskutiert. Ziel unserer Studie war es herauszufinden, ob der Trend zur konservativen Therapie gerechtfertigt ist und sich hiermit v. a. beim geriatrischen Patienten vergleichbare, reproduzierbare Ergebnisse erreichen lassen. Material und Methoden In die retrospektive Single-center-Studie wurden 128 Patienten mit konservativer und kopferhaltender operativer Therapie zwischen 2013 und 2015 eingeschlossen und davon wurden 91 nachuntersucht. Demografische Daten, operative Versorgung sowie Komplikationen wurden erhoben. Eine Follow-up-Untersuchung fand statt, in der Subjective Shoulder Value (SSV), visuelle Analogskala (VAS), Disability of Arm, Shoulder and Hand Questionnaire (DASH), Constant Murley Score (CMS) und Bewegungsausmaß erhoben wurden. Eine radiologische Auswertung wurde durchgeführt. Ergebnisse In den Scores wurden folgende Ergebnisse für konservative und operative Therapie erzielt (konservativ: VAS Schmerz 8,9 Punkte, CMS abs. 70,7 Punkte, DASH: 16,5 Punkte; operativ: VAS Schmerz 1,7 Punkte, CMS abs. 63,5 Punkte, DASH: 24,2 Punkte). Es zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen Nagel- und Plattenosteosynthese. Die Komplikationsrate betrug 20 %. Die konservative Gruppe erzielte ein besseres Bewegungsausmaß. Die dislozierten Frakturen waren auffallend, wenngleich nicht statistisch signifikant schlechter im Vergleich zu den Neer-1-Frakturen und nur leichtgradig schlechter als die operativ versorgten Patienten. Schlussfolgerung Die Behandlung der proximalen Humerusfraktur bleibt weiterhin eine individuelle Entscheidung abhängig von Funktionsanspruch, Alter und Komorbiditäten. Die konservative Therapie kann in Erwägung gezogen werden, teils auch bei formell bestehender Operationsindikation (v. a. 2‑ und 3‑Part-Frakturen), da sich hiermit vergleichbare Langzeitergebnisse mit hoher Patientenzufriedenheit und reduziertem (perioperativem) Risiko erzielen lassen

Comparison of 2D simulation models to estimate the critical current of a coated superconducting coil

Superconductors have been being applied to a variety of large-scale power applications, including magnets, electric machines, and fault current limiters, because they can enable a compact, lightweight and high efficiency design. In applications such as those mentioned above, superconducting coils are always a key component. For example, in a superconducting electric machine, the superconducting coils are used to generate the main flux density in the air gap, which is significantly important for the energy conversion. It is the performance of the superconducting coils that plays an essential role in determining the performance of the device. However, the performance of a superconducting coil is limited by its critical current, which is determined by temperature and the magnitude and orientation of the magnetic field inside the superconductors. Hence, in-depth investigations to estimate the critical current of the superconducting coils are necessary before manufacturing. Available transient simulation models to estimate the critical current are through the H- and T-A formulations of Maxwell's equations. Both methods consider the same current ramp-up process occurring in experiments. Besides these transient models, static simulations can also be used: a modified load-line method and the so-called P-model, which is based on the asymptotic limit of Faraday's equation when time approaches infinity. To find the best way to calculate the critical current, the four methods are used to estimate the critical current of a double pancake superconducting coils and results are compared with experiments. As a conclusion, T-A formulation, P-model, and the modified load-line methods are recommended for estimating the critical current of the superconducting coils

Патриотическое воспитание молодежи на примере малой Родины

В статье поднята важнейшая тема - патриотическое воспитание подрастающего поколения России. Этот вопрос особенно актуален сейчас, учитывая то, что в современном обществе произошла переоценка значимости жизненных ценностей: материальное благополучие стало основным, духовно-нравственное стало вторичным. Авторы анализируют сложившуюся ситуацию, приводят успешные примеры работы с молодежью на примере Юргинского района. В статье даны рекомендации по возрождению патриотического воспитания, как на местном уровне, так и на уровне государства

A Comparative Approach Linking Molecular Dynamics of Altered Peptide Ligands and MHC with In Vivo Immune Responses

The recognition of peptide in the context of MHC by T lymphocytes is a critical step in the initiation of an adaptive immune response. However, the molecular nature of the interaction between peptide and MHC and how it influences T cell responsiveness is not fully understood.We analyzed the immunological consequences of the interaction of MHC class II (I-Au) restricted 11-mer peptides of myelin basic protein with amino acid substitutions at position 4. These mutant peptides differ in MHC binding affinity, CD4+ T cell priming, and alter the severity of peptide-induced experimental allergic encephalomyelitis. Using molecular dynamics, a computational method of quantifying intrinsic movements of proteins at high resolution, we investigated conformational changes in MHC upon peptide binding. We found that irrespective of peptide binding affinity, MHC deformation appears to influence costimulation, which then leads to effective T cell priming and disease induction. Although this study compares in vivo and molecular dynamics results for three altered peptide ligands, further investigation with similar complexes is essential to determine whether spatial rearrangement of peptide-MHC and costimulatory complexes is an additional level of T cell regulation

Häusliche Trinkwasserinstallation von Fällen mit Legionärskrankheit: Effizient ermitteln – systemisch sanieren

Im Rahmen der von 2016-2020 durchgeführten Berliner LeTriWa-Studie (LeTriWa = Legionellen in der Trinkwasserinstallation) wurden 19 nach Trinkwasserverordnung untersuchungspflichtige Trinkwasserinstallationen untersucht, wo im zugehörigen Haushalt eine Fallperson wohnhaft war. Im Beitrag wird dargestellt, an welchen Stellen in der Trinkwasserinstallation des Gebäudes und des betroffenen Haushalts monoklonale Antikörper (MAb) Typ 3/1-positive (virulenzassoziierte) Stämme mit welcher Wahrscheinlichkeit zu finden waren und ob auch Kaltwasserproben positiv waren. Wir untersuchten, welche Konsequenzen sich aus den Ergebnissen von Standard-Haushaltsproben sowie den Ergebnissen aus einer weitergehenden Untersuchung für die Ermittlung von Fällen von Legionärskrankheit generell ableiten lassen

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit

Bei den meisten Fällen von ambulant erworbener Legionärskrankheit (AE-LK) gelingt es auch in inter¬nationalen Studien nicht, die verantwortliche Infek¬tionsquelle nachzuweisen. Ein Ziel der Berliner LeTriWa-Studie („Legionellen in der Trinkwasser-Installation“) war es, herauszufinden, bei wie vielen Fällen evidenzbasiert eine Infektionsquelle identifi¬ziert werden kann. Dazu wurden im Zeitraum 2016 bis 2020 Fälle von AE-LK und Kontrollpersonen rekrutiert, Urin- und tiefe Atemwegsproben untersucht und Befragungen zu potenziellen Expositionen durchgeführt. Zudem wurden verschiedene häusliche und außerhäusliche Infektionsquellen beprobt. Die Zuordnung der potenziellen Infektionsquelle erfolgte mittels einer eigens entwickelten Evidenz-Matrix. Im vorliegenden Teil 1 des Berichts werden zunächst die Hintergründe, Ziele und Methoden der LeTriWa-Studie vorgestellt.Peer Reviewe

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit – Ergebnisse der LeTriWa-Studie; Berlin, 2016 – 2020 – Teil 2 (Ergebnisse und Diskussion)

Im Rahmen der Berliner LeTriWa-Studie („Legionellen in der Trinkwasser-Installation“) versuchten wir, ambulant erworbene Fälle von Legionärskrankheit (AE-LK) evidenzbasiert einer Infektionsquelle zuzuordnen. Dafür wurde eine eigens entwickelte Evidenz-Matrix genutzt, mit der die Fälle anhand von drei Evidenztypen (mikrobiologische Evidenz, Cluster-Evidenz und analytisch-vergleichende Evidenz) entweder einer externen Infektionsquelle, einer häuslichen Nicht-Trinkwasserquelle (hNTWQuelle) oder häuslichem Trinkwasser (hTW) zugeordnet werden konnten. Wir rekrutierten 147 Studienteilnehmende (LeTriWa-Fälle) sowie 217 Kontrollpersonen als Vergleichsgruppe. Bei 84 LeTriWa- Fällen konnte aus den Patientenproben der monoklonale Antikörpertyp (MAb) identifiziert werden, bei 83 (99 %) ein MAb 3/1-positiver Stamm und bei einem Fall ein MAb 3/1-negativer Stamm. Im Vergleich zu den Kontrollpersonen war der Fallstatus (infiziert vs. nicht infiziert) nicht mit einer höheren Legionellenkonzentration in den Standard-Haushaltswasserproben assoziiert, die bei Fällen und Kontrollen in gleicher Weise genommen worden waren. Wir fanden jedoch eine hochsignifikante Assoziation mit dem Vorhandensein eines MAb 3/1-positiven Stammes in den Standard-Haushaltsproben. Wir konnten etwa für die Hälfte der LeTriWa-Fälle evidenzbasiert eine wahrscheinliche Quelle zuordnen, und zwar 23 (16 %) einer externen Infektionsquelle, 9 (6 %) einer hNTW-Quelle und 40 (27 %) dem hTW.Peer Reviewe

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit – Ergebnisse der LeTriWa-Studie; Berlin, 2016–2020

Hintergrund/Zielsetzung: Bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit (AE-LK) ist die Infektionsquelle meistens unbekannt. Es wird vermutet, dass mit Legionellen kontaminiertes häusliches Trinkwasser eine häufige Ursache ist. Um hierzu mehr Evidenz zu generieren, kooperierten das Robert Koch-Institut (RKI), das Umweltbundesamt (UBA) und das Konsiliarlabor (KL) für Legionellen in einer vom Bundesministerium für Gesundheit geförderten Studie zum Thema „Legionellen in der Trinkwasser-Installation“ (LeTriWa-Studie). Eines der Teilprojekte hatte zum Ziel, in Zusammenarbeit und enger Abstimmung mit den Berliner Gesundheitsämtern und Krankenhäusern herauszufinden, bei wie vielen Fällen von AE-LK evidenzbasiert eine Infektionsquelle identifiziert werden kann. Methodik: Bei allen Berliner Meldefällen von Legionärskrankheit wurde zeitnah die Abnahme einer zusätzlichen Urin- und tiefen Atemwegsprobe initiiert, welche an das KL geschickt wurden. In die Studie einwilligende Patientinnen und Patienten wurden mittels eines ausführlichen Fragebogens befragt, u. a. um potenzielle Infektionsquellen zu eruieren. Aus dem Haushalt der Erkrankten und bei in Frage kommenden externen, außerhäuslichen Infektionsquellen wurden Wasserproben genommen. Für eine Risikobewertung der häuslichen Trinkwasser-Installation (TWI) wurde die Durchführung einer weitergehenden Untersuchung im Rahmen einer Gefährdungsanalyse initiiert. Alle Umweltproben wurden im Labor des UBA auf Legionellen untersucht. Die Isolate wurden im KL typisiert und – soweit verfügbar – mit dem bei der Fallperson identifizierten Stamm abgeglichen. Die erhobenen Befunde wurden für die Zuordnung einer Infektionsquelle mit Hilfe einer im Rahmen des Projekts entwickelten Evidenz-Matrix nach mikrobiologischen und epidemiologischen Gesichtspunkten bewertet. Anhand von drei Evidenztypen (mikrobiologische, Cluster- und analytisch-vergleichende Evidenz) konnten wir die Studienteilnehmenden entweder einer externen Infektionsquelle außerhalb des häuslichen Bereichs, eine nicht an das häusliche Trinkwasser angeschlossene Infektionsquelle im häuslichen Bereich (z. B. Luftbefeuchter) oder dem häuslichen Trinkwasser zuordnen. Eine Wasserquelle wurde über mikrobiologische Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn sie (i) einen Stamm enthielt, der dem monoklonalen Antikörper(MAb-)typ 3/1 angehört und zu den MAb 3/1-positiven Stämmen zählt und es keinen Widerspruch im Abgleich des Patienten- und Umweltstamms (bzgl. MAb-Typ/-Subtyp oder Sequenztyp (ST)) gab, oder (ii) wenn der Stamm der erkrankten Person mit dem Umweltstamm mindestens auf MAb-Typ-Ebene übereinstimmte. Eine Quelle wurde anhand von Cluster-Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn mindestens zwei Fälle zur selben potenziellen Quelle innerhalb von zwei Jahren exponiert waren. Wir verglichen zudem statistisch die Häufigkeit der Exposition gegenüber einer möglichen Infektionsquelle von Fällen und Kontrollen (analytisch-vergleichende Evidenz). Für jeden Studienteilnehmenden strebten wir an, zwei Kontrollpersonen zu rekrutieren, die ebenfalls befragt wurden und bei denen in gleicher Weise Standard-Haushaltsproben wie bei den Fallpersonen genommen wurden. Zudem wurde versucht, vom Betreiber der TWI eine Erlaubnis für eine kostenfreie Gefährdungsanalyse, einschließlich einer weitergehenden Untersuchung, zu erhalten. Ergebnisse: Insgesamt konnten wir 147 Studienteilnehmende (LeTriWa-Fälle) einschließen und 217 Kontrollpersonen rekrutieren. Die LeTriWa-Fälle waren im Median 68 Jahre alt (Spannweite 25–93), 3 und mehrheitlich männlich (n = 96; 65 %). Bei 84 LeTriWa-Fällen konnte aus den Patientenproben der MAb-Typ identifiziert werden, bei 83 (99 %) ein MAb 3/1-positiver Stamm und bei einem ein MAb 3/1-negativer Stamm. Im Vergleich zu den Kontrollpersonen (nicht infiziert) war der Fallstatus (infiziert) nicht mit einer höheren Legionellenkonzentration in den Standard-Haushaltsproben assoziiert, jedoch hochsignifikant mit dem Vorhandensein eines MAb 3/1-positiven Stammes (Odds Ratio (OR) = 4,5; 95 %-Konfidenzintervall (KI) = 2,0–10,8; p < 0,001). Bei 23 (16 %) der 147 LeTriWa-Fälle konnte eine externe, außerhäusliche Quelle und bei 40 (27 %) Fällen das häusliche Trinkwasser als wahrscheinliche Infektionsquelle zugeordnet werden. Das Tragen einer unzureichend desinfizierten Zahnprothese war die einzige häusliche Nicht-Trinkwasserquelle, die signifikant mit dem Fallstatus assoziiert war (OR = 2,3; 95 % KI = 1,04–5,24; p = 0,04) und ermöglichte eine Quellen-Zuordnung von weiteren 6 % der Fälle. Mit insgesamt 49 % konnten wir etwa die Hälfte der LeTriWa-Fälle einer wahrscheinlichen Infektionsquelle auf Evidenz-Basis zuordnen. Schlussfolgerungen: Wir konnten unter Verwendung eines neuartigen Matrix-Konzepts in Berlin der Hälfte der LeTriWa-Fälle eine wahrscheinliche Infektionsquelle zuordnen. Die Ergebnisse unterstützen die Bedeutung von häuslichem Trinkwasser als Ursache für AE-LK. Etwa die Hälfte aller Studienfälle blieben allerdings unerklärt. Die Ergebnisse der Standard-Haushaltproben legen nahe, dass nicht die Kontamination mit jeglichen Legionellen oder die Höhe der Legionellenkonzentration die Personen gefährdet, sondern vielmehr der Legionellenstamm, insbesondere das Vorhandensein von MAb 3/1-positiven Stämmen. Weitere Untersuchungen und/oder Analysen sind erforderlich, um zu verstehen, welche Faktoren zur Kontamination von häuslichem Trinkwasser mit pathogenen Legionellen beitragen und welche Faktoren eine Infektion zu verhindern helfen