Integrated optical sensors for disposable microfluidics

Optical chemical sensors are established process monitoring tools in industry and research laboratories. Optical chemical sensors basically comprise of luminescent indicator dye based in a host polymer. They are easy to integrate, non-invasive, do not need any reference element and can be read-out contactless from outside. However, to fully exploit the potential in microfluidic or organ-on- chip devices, the sensors have to fulfil several demands including high brightness, capability to be applied as thin film, excellent photo-stability, cheap and accurate read-out systems, ease in use (simple calibration and drift free), simple mass production compatible preparation steps, compatibility with the chip materials, resistance towards γ-sterilisation and no toxicity. We present sensors for oxygen and pH fulfilling these demands. Our sensors can be excited with red-light and emit light in the near infra-red range (\u3c700 nm). This suppresses background fluorescence and scattering from biological material. Sensor layers or spots are deposited with inkjet-based micro-dispensing or air-brush spraying with good adherence on glass or polymeric materials. A modified miniaturized phase-fluorimeter in a foot-print of a memory stick enables the read-out of sensor sizes below 100 micrometers. The sensor enable dynamic cell culturing and monitoring of cell metabolism in a microfluidic environment. We will give examples of oxygen sensors in a organ-on-chip model and pH sensors in cell cultures. Please click Additional Files below to see the full abstract

Development of international pharmacopoeia monographs for the analysis of dosage forms of selected essential antiretroviral drugs

Das Humane Immundefizienz Virus (HIV) ist ein Retrovirus, das chronische Infektionen verursacht und dabei in fortschreitendem Maße das Immunsystem des Wirtes zerstört. Durch diese Schwächung der Immunabwehr kommt es zu einer Häufung von opportunistischen Infektionen und einer generellen schlechten Immunlage, welche als acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) bezeichnet wird. Laut UNAIDS Schätzungen infizierten sich seit Beginn der Epidemie Mitte der 1980er Jahre 60 Millionen Menschen mit HIV und 25 Millionen Menschen kamen durch HIV-assoziierte Komplikationen zu Tode. HIV stellt damit eine der größten Herausforderungen im Gesundheitswesen im neuen Millennium dar. 97 Prozent der HIV-Erkrankten leben in einkommensschwachen Ländern und Schwellenländern. Trotz der vorhandenen Auswahl an antiretroviralen Arzneistoffen beträgt die Behandlungsquote in diesen Staaten nur 36 Prozent. Eine der größten Herausforderungen im Kampf gegen HIV ist somit die Bereitstellung von antiretroviralen Arzneimitteln für jene, die sie benötigen. Die internationale Pharmacopoeia ist ein Ansatz, um die Qualität von pharmazeutischen Produkten, unter anderem auch antitetroviralen Medikamenten, zu verbessern, und bietet Informationen zu Anforderungen und Qualitätsstandards sowie Analysemethoden. Sie enthält Monographien zu Arzneistoffen und Darreichungsformen unterschiedlicher Anwendungsgebiete. In dieser Arbeit wird die Ausarbeitung einer Monographie für Ritonavir Tabletten beschrieben und der Monographievorschlag vorgestellt. Darüber hinaus wurden zwei assay-Methoden für Kombinationspräparate, die Efavirenz, Emtricitabin und Tenofovirdisoproxilfumarat bzw. Emtricitabin und Tenofovirdisoproxilfumarat enthalten, validiert.The human immunodeficiency virus (HIV) is a retrovirus that causes chronic infection and progressively destroys host immunities. This in turn leads to a weakened immune system and higher risk of opportunistic infections called acquired immunodeficiency syndrome (AIDS). According to UNAIDS statistics, 60 million people have been infected with HIV since the beginning of the epidemic in the 1980s and 25 million people have died of HIV-related causes. This makes HIV one of the main health issues in the new millennium. 97% of people with HIV live in low and middle income-countries and although there is a range of medicines approved for treatment of HIV infection, the coverage of antiretroviral therapy in these countries is only 36%. One of the biggest challenges in fighting HIV is therefore providing antiretroviral medicines to those in need. In an effort to improve the overall quality of, not only antiretroviral medicines, the International Pharmacopoeia provides information on pharmaceutical specifications and methods of analysis. It also includes monographs on antiretroviral medicines, and dosage forms. In this work a monograph for ritonavir tablets has been developed and proposed for inclusion in the International Pharmacopoeia. Furthermore, two assay methods of proposed monographs for fixed dosage combinations of efavirenz, emtricitabine and tenofovir disoproxil fumarate as well as emtricitabine and tenofovir disoproxil fumarate were validated

Fiber Optic Sensor Designs and Luminescence-based Methods for the detection of Oxygen and pH measurement

Optical, and especially fiber optic techniques for chemical sensing have become very attractive in recent decades for a wide variety of biomedical and industrial processes and considerable progress in research in this field has been seen, evidenced by the significant number of papers published over several decades, commercial products developed and marketed and which continuing to be produced. This work extends the body of knowledge in the field and focuses on two industrially-important ‘chemical’ measurands: the determination of pH level and oxygen concentration (O2) - both are critically important for a broad range of applications globally, in fields as diverse at the life sciences, environmental monitoring, biomedical research and thus widely across industry. The many different optical platform designs and fabrication methods that have been developed are considered, including those for commercial applications, recognizing the wide range of industrial and scientific uses, and their performance compared. Further, the effect of specific fiber structures on sensor performance, e.g. on sensitivity, response time and long-term stability, and possible applications also has been analyzed. Applications are seen in difficult and ‘niche’ measurement environments to which conventional sensors are often not well suited, taking advantage of their lightweight nature, ease of miniaturization, potential to be multiplexed and low cost. Through a discussion of representative techniques that have reached commercial development, a comprehensive and state-of-the-art view of this exciting and important field is possible

Towards improved monitoring of offshore carbon storage: A real-world field experiment detecting a controlled sub-seafloor CO2 release

Carbon capture and storage (CCS) is a key technology to reduce carbon dioxide (CO2) emissions from industrial processes in a feasible, substantial, and timely manner. For geological CO2 storage to be safe, reliable, and accepted by society, robust strategies for CO2 leakage detection, quantification and management are crucial. The STEMM-CCS (Strategies for Environmental Monitoring of Marine Carbon Capture and Storage) project aimed to provide techniques and understanding to enable and inform cost-effective monitoring of CCS sites in the marine environment. A controlled CO2 release experiment was carried out in the central North Sea, designed to mimic an unintended emission of CO2 from a subsurface CO2 storage site to the seafloor. A total of 675 kg of CO2 were released into the shallow sediments (∼3 m below seafloor), at flow rates between 6 and 143 kg/d. A combination of novel techniques, adapted versions of existing techniques, and well-proven standard techniques were used to detect, characterise and quantify gaseous and dissolved CO2 in the sediments and the overlying seawater. This paper provides an overview of this ambitious field experiment. We describe the preparatory work prior to the release experiment, the experimental layout and procedures, the methods tested, and summarise the main results and the lessons learnt

Enterprise Mashups

Zsfassung in engl. SpracheDer Einsatz von Enterprise Mashups erlaubt Anwendern ohne technische Kenntnisse aus vorhandenen Daten in unterschiedlichen Systemen ad hoc eine neue Anwendung zu erstellen. Die Integration heterogener Daten in eine neue Anwendung durch den Endanwender, stellt gerade im Einsatz von Unternehmen ein großes noch ungenutztes Potential dar.So arbeiten viele Unternehmen mit hoch integrierten ERP Systemen, die einen Großteil der Daten zur Steuerung der Prozesse enthalten.Allerdings sind nicht alle Informationen vollständig im ERP System enthalten bzw. können nicht alle Operationen über das ERP System ausgeführt werden. Es entsteht die Situation bei der Daten aus unterschiedlichen Systemen zusammengeführt und daraus Entscheidungen getroffen werden müssen.Der Einsatz einer Mashup Applikation, welche bei Bedarf entsprechend der Anforderung erstellt wird, bringt einen entscheidenden Mehrwert für die Fachabteilungen.Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden die speziellen Anforderungen wie Datenqualität, die erhöhte Sicherheit bei unternehmerisch sensiblen Daten und die Einbindung von integrierten ERP Systemen als auch von Legacy Applikationen in Enterprise Mashups untersucht. Unter Legacy Applikationen werden alle Arten von unternehmerischen Anwendungen verstanden, die unter Umständen technisch nicht mehr auf dem neuesten Stand sind, allerdings aus verschiedenen Gründen weiterhin im Unternehmen eingesetzt werden. Des Weiteren wird ein Prototyp für ein Enterprise Mashup entwickelt, welcher die Verwendung von Informationen aus dem ERP System Microsoft Dynamics AX in Verbindung mit anderen Mashup Daten erlaubt. Für die Realisierung des Prototyps wird innerhalb Dynamics AX eine Möglichkeit zur Anbindung von Mashups entwickelt. Für das Mashup selbst werden vorhandene Frameworks evaluiert und ein Framework für die Umsetzung des Prototyps gewählt, welches die entsprechenden Dienste zum Erstellen des Mashups und Bereitstellen der Daten für die Clients bietet.Mit dem exemplarisch umgesetzten Mashup wird die schnelle und unkomplizierte Kombination der Daten unterschiedlicher Anwendungen in den Vordergrund gestellt. Der Prototyp stellt einen Leitfaden für Anwender und Unternehmen dar, um die oft komplizierte technische und organisatorische Umsetzung neuer Applikationen zu vereinfachen. Mit Mashups wird Mitarbeiten ein Werkzeug bereit gestellt, um bei Bedarf selbst ohne Programmierkenntnisse und ohne die Unterstützung der IT Abteilung die notwendige Anwendung oder Auswertung erstellen zu können.The usage of Enterprise Mashups enables users to create ad hoc applications without the need of technical knowledge. These applications can use and combine data sources of different systems. The integration of heterogeneous data in a new application is still a rather unused potential within a company.Many companies work with a highly integrated ERP system, which contains the bigger part of the data to control the business processes. However not all necessary data is covered and accordingly not all processes can be controlled by the ERP system. Therefore the situation arises that information from various systems must be consolidated to make a decision. The usage of an ad hoc Mashup application, which is created according to necessary claims, leads to an important added value for the departments.In line with this diploma thesis special requirements like data quality, the raised security of corporate sensitive information and the integration of legacy applications into Enterprise Mashups will be proved. Moreover a prototype for an Enterprise Mashup is implemented.The prototype shows the combination of data from the ERP system Microsoft Dynamics AX in conjunction with other data sources. To put it into practice a solution to use the ERP system as a Mashup data source is developed. Available Mashup frameworks have been evaluated and the one with the best correlation according to the requirements has been chosen for the prototype.The implemented Mashup shows the fast and straightforward combination of data from various applications. The prototype illustrates a teaching case for companies which want to supply their employees with the possibility to use existing data sources in the context of an Enterprise Mashup. User obtain the ability to create themselves instruments on demand for the daily business without programming skills.10

The Alpine Ski World Championships 2013 in Schladming as impetus for regional development in the Schladming-Dachstein region?

Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in engl. SpracheSportgroßveranstaltungen haben in den letzten Jahren einen hohen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Stellenwert erreicht. Diese Veranstaltungen sind in den Medien sehr präsent und erfreuen sich in der Bevölkerung hoher Beliebtheit. Aus sportlichen Großereignissen können sich für die Veranstaltungsstädte und -regionen wichtige Impulse für deren Entwicklung ergeben. Dies führt zu einem verstärkten Wettbewerb der Regionen und Städte, um die Ausrichtung einer Sportgroßveranstaltung. Diese Großereignisse sind mit vielfältigen Wirkungen auf Raum, Ökonomie und Bevölkerung verbunden.Die Ausrichtung von Sportgroßveranstaltungen hat in Österreich eine lange Tradition. In dieser Arbeit wird der Fokus auf die beiden Alpinen Ski-Weltmeisterschaften 1982 und 2013 in der Region Schladming gelegt.Nach der gemeinsamen Ausrichtung der Ski-WM von Schladming und Haus im Ennstal im Jahr 1982, richtet Schladming im Februar 2013 zum zweiten Mal eine Ski-WM aus. Bei der Ski-WM 2013 handelt es sich um das größte Sportereignis in Österreich mit der größten internationalen Aufmerksamkeit seit der Fußball-Europameisterschaft 2008. In der Arbeit wird der Frage nachgegangen, welchen Einfluss die Ski-WM 2013 in Schladming auf die Kleinregion Schladming ausübt. Als Vergleich wird die Ski-WM 1982 herangezogen und auf ihren Einfluss auf die regionale Entwicklung untersucht. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die regionalen Planungsakteure und das regionale Planungsinstrumentarium in der Region gelegt.Von den beiden Alpinen Ski-Weltmeisterschaften 1982 und 2013 gingen starke Impulse für die Region Schladming aus. Sie konnte sich durch die Ski-WM 1982 zu einer der führenden Wintersportregionen in Österreich entwickeln. Sie bewirkte umfangreiche Infrastrukturmaßnahmen in der Region, eine deutliche nationale und internationale Bekanntheitssteigerung sowie eine Steigerung der Tourismuszahlen in der Region. Auch im Zuge der Ski-WM 2013 konnten zahlreiche Maßnahmen in der Region umgesetzt werden. Die Organisatoren haben dabei einen hohen Wert auf Nachhaltigkeit gelegt.Mit der Nachhaltigkeitskoordination von der Landentwicklung Steiermark und der Schladming 2030 GmbH wurden zwei zusätzliche Planungsakteure in der Region eingerichtet, die in Zukunft für eine positive regionale Entwicklung sorgen sollen.In recent years major sporting events have reached a high social and economic value. These events are highly presented in the media and enjoy high popularity among the population. Event cities and regions can benefit a lot from major sporting events. This leads to an increased competition between the regions and cities to host a major sporting event. These events cause various effects on space, economy and population.The organization of major sporting events has a long tradition in Austria. In this work the focus is on the two Alpine World Ski Championships in 1982 and 2013 in the Schladming region. After co-hosting the World Championships in Schladming and Haus in Ennstal in 1982, Schladming will host in February 2013 for the second time a Skiing World Championship. It is the biggest sporting event in Austria with the most international attention since the 2008 UEFA European Football Championship. The work examines the question of the influence of the Ski Championships 2013 exerts on the region. As a comparison the World Skiing Championships in 1982 are used to examine their impact on regional development. Here special attention is paid to the regional planning actors and the regional planning instruments in the region.The two Alpine World Skiing Championships in 1982 and 2013 caused strong development impetus to the Schladming region. The region could develop by the Championships in 1982 into one of the leading winter sports regions in Austria. It caused extensive measures in infrastructure, a significant national and international increase in awareness and an increase in tourist figures in the region. Also during the World Championships 2013 numerous measures could be implemented in the region.The organizers put a high value on sustainability.With the Nachhaltigkeitskoordination from the Landentwicklung Steiermark and the Schladming 2030 GmbH two additional planning actors have been established in the region, which should ensure a positive future for regional development.10