This study developed a microfluidic flow sensor for the detections of velocity and viscosity, especially for ultra-low viscosity detection. An etched optic fiber with the diameter of 9 £gm is embedded in a microfluidic chip to couple green laser light into the microfluidic channel. The flow induced vibration causes periodic flapping motion of the optic fiber cantilever because of the pressure difference from two sides of fiber cantilever. Through the frequency analysis, the fluidic properties including the flow rate and the viscosity can be detected and identified. Results show that this developed sensor is capable of sensing liquid samples with the flow rates from 0.17 m/s to 68.81 m/s and the viscosities from 0.306 cP to 1.200 cP. In addition, air samples (0.0183 cP) with various flow rates can also be detected using the developed sensor. Although the detectable range for flow rate sensing is not wide, the sensitivity is high of up to around 3.667 mm/(s¡EHz) in test liquid in DI water, and when detecting air the sensitivity is 6.190 mm/(s¡EHz). The developed flow sensor provides a simple and straight forward method for sensing flow characteristics in a microfluidic channel.

High-resolution molecular spectroscopy has been used to study acetylene line parameters and emission spectra of hydrogen cyanide. All acetylene spectra were recorded in our laboratory at the University of Lethbridge using a 3-channel tuneable diode laser spectrometer. N2-broadened line widths and N2-pressure induced line shifts have been measured for transitions in the v1+v3 band of acetylene at seven temperatures in the range 213–333K to obtain the temperature dependences of broadening and shift coefficients. The Voigt and hard-collision line profile models were used to retrieve the line parameters. The line-broadening and line-shift coefficients as well as their temperature-dependent parameters have been also evaluated theoretically, in the frame work of a semi-classical approach based on an exponential representation of the scattering operator, an intermolecular potential composed of electrostatic quadrupole–quadrupole and pairwise atom–atom interactions as well as on exact trajectories driven by an effective isotropic potential. The experimental results for both N2-broadening and shifting show good agreement with the theoretical results. We have studied the line intensities of the 1νl20←0νl20 band system from the HCN emission spectrum. The infrared emission spectrum of H12C14N was measured at the Justus-Liebig University, Giessen, Germany. The emission spectrum was analyzed with the spectrum analysis software Symath running using Mathematica as a platform. This approach allowed us to retrieve information on band intensity parameters. / viii, 112 leaves : ill. ; 29 cm

Hot white dwarf stars are the ideal probe for a relationship between the fine-structure constant and strong gravitational fields, providing us with an opportunity for a direct observational test. We study a sample of hot white dwarf stars, combining far-UV spectroscopic observations, atomic physics, atmospheric modelling, and fundamental physics in the search for variation in the fine structure constant. This variation manifests as shifts in the observed wavelengths of absorption lines, such as quadruply ionized iron (FeV) and quadruply ionized nickel (NiV), when compared to laboratory wavelengths. Berengut et al. (Phys. Rev. Lett. 2013, 111, 010801) demonstrated the validity of such an analysis using high-resolution Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) spectra of G191-B2B. We have made three important improvements by: (a) using three new independent sets of laboratory wavelengths; (b) analysing a sample of objects; and (c) improving the methodology by incorporating robust techniques from previous studies towards quasars (the Many Multiplet method). A successful detection would be the first direct measurement of a gravitational field effect on a bare constant of nature. Here we describe our approach and present preliminary results from nine objects using both FeV and NiV.

Sowohl in der Klinischen Labormedizin, der Klinischen Mikrobiologie als auch in der Pathologie ist die Massenspektrometrie (MS) ein bedeutender Bestandteil der Diagnostik geworden. Der Fortschritt in der Gerätetechnik ermöglicht in kurzer Zeit viele, hochaufgelöste Spektren zu generieren. Diese Informationsvielfalt macht die manuelle Auswertung durch den Anwender sehr kompliziert bis unmöglich. Aus diesem Grund ist die Unterstützung durch bioinformatische Programme notwendig. Für die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und die Qualitätskontrolle ist es essentiell, dass die verwendeten Algorithmen transparent und die Programme als Open Source Software (OSS) frei verfügbar sind (Aebersold and Mann, 2003). Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von MALDIquant, einer unter der GNU General Public License (GPL) stehenden, flexiblen OSS, die für die o.g. Anwendungsbereiche modernste Algorithmen für die komplette Analyse bietet und in der freien Programmiersprache R (R Core Team, 2014) geschrieben ist. Im Zusammenspiel mit dem dazugehörigen Paket MALDIquantForeign ist MALDIquant in der Lage die üblichen Dateiformate der verschiedenen MS-Geräte zu verarbeiten. Dadurch ist MALDIquant hersteller- und geräteunabhängig und eignet sich nicht nur für MALDI/TOF, sondern für alle zweidimensionalen MS-Daten. Angefangen vom Datenimport über die Prozessierung bis hin zur Analyse der Spektren bietet MALDIquant eine komplette Analyse-Pipeline und implementiert state-of-the-art Methoden. Neben weit verbreiteten Verfahren zur Baseline Correction und Peak Detection zeichnet sich MALDIquant besonders durch ein hervorragendes Peak Alignment aus. Dieses ist sehr genau und aufgrund des Fokus auf die Peaks schneller als die meisten anderen Verfahren und weitestgehend unabhängig von der Qualität der Intensitätenkalibrierung. Eine weitere Stärke von MALDIquant ist die Möglichkeit, eigene Algorithmen zu integrieren, sowie den Ablauf der Analyse den individuellen Bedürfnissen anzupassen. In der beispielhaften Analyse der Daten von Fiedler et al. (2009) konnten durch MALDIquant Peaks gefunden werden, die Patienten mit Pankreaskarzinom von nicht erkrankten Probanden unterscheiden. Einige dieser Peaks wurden bereits in anderen Publikationen beschrieben. Neben diesem Beispiel hat MALDIquant seine Nützlichkeit bereits in verschiedenen Anwendungsbereichen und Publikationen bewiesen, wie etwa in Ouedraogo et al. (2013) oder Jung et al. (2014).

Sowohl in der Klinischen Labormedizin, der Klinischen Mikrobiologie als auch in der Pathologie ist die Massenspektrometrie (MS) ein bedeutender Bestandteil der Diagnostik geworden. Der Fortschritt in der Gerätetechnik ermöglicht in kurzer Zeit viele, hochaufgelöste Spektren zu generieren. Diese Informationsvielfalt macht die manuelle Auswertung durch den Anwender sehr kompliziert bis unmöglich. Aus diesem Grund ist die Unterstützung durch bioinformatische Programme notwendig. Für die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und die Qualitätskontrolle ist es essentiell, dass die verwendeten Algorithmen transparent und die Programme als Open Source Software (OSS) frei verfügbar sind (Aebersold and Mann, 2003). Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von MALDIquant, einer unter der GNU General Public License (GPL) stehenden, flexiblen OSS, die für die o.g. Anwendungsbereiche modernste Algorithmen für die komplette Analyse bietet und in der freien Programmiersprache R (R Core Team, 2014) geschrieben ist. Im Zusammenspiel mit dem dazugehörigen Paket MALDIquantForeign ist MALDIquant in der Lage die üblichen Dateiformate der verschiedenen MS-Geräte zu verarbeiten. Dadurch ist MALDIquant hersteller- und geräteunabhängig und eignet sich nicht nur für MALDI/TOF, sondern für alle zweidimensionalen MS-Daten. Angefangen vom Datenimport über die Prozessierung bis hin zur Analyse der Spektren bietet MALDIquant eine komplette Analyse-Pipeline und implementiert state-of-the-art Methoden. Neben weit verbreiteten Verfahren zur Baseline Correction und Peak Detection zeichnet sich MALDIquant besonders durch ein hervorragendes Peak Alignment aus. Dieses ist sehr genau und aufgrund des Fokus auf die Peaks schneller als die meisten anderen Verfahren und weitestgehend unabhängig von der Qualität der Intensitätenkalibrierung. Eine weitere Stärke von MALDIquant ist die Möglichkeit, eigene Algorithmen zu integrieren, sowie den Ablauf der Analyse den individuellen Bedürfnissen anzupassen. In der beispielhaften Analyse der Daten von Fiedler et al. (2009) konnten durch MALDIquant Peaks gefunden werden, die Patienten mit Pankreaskarzinom von nicht erkrankten Probanden unterscheiden. Einige dieser Peaks wurden bereits in anderen Publikationen beschrieben. Neben diesem Beispiel hat MALDIquant seine Nützlichkeit bereits in verschiedenen Anwendungsbereichen und Publikationen bewiesen, wie etwa in Ouedraogo et al. (2013) oder Jung et al. (2014).:Bibliographische Beschreibung (III) Abbildungsverzeichnis (V) Tabellenverzeichnis (VII) Abkürzungsverzeichnis (IX) 1 Einleitung (1) 1.1 Intention (1) 1.2 Eigene Beiträge (2) 1.3 Übersicht (3) 2 Hintergrund (5) 2.1 Proteomik (5) 2.2 Massenspektrometrie (6) 2.3 Bioinformatik (7) 3 Methoden (9) 3.1 Überblick (9) 3.2 Import der Rohdaten (9) 3.3 Transformation der Intensitäten (11) 3.4 Korrektur der Grundlinie (11) 3.5 Kalibrierung der Intensitäten (13) 3.6 Identifizierung von Merkmalen (15) 3.7 Kalibrierung der m/z-Werte (17) 3.8 Nachbearbeitung (19) 4 Ergebnisse (23) 4.1 Implementierung (23) 4.2 Anwendungsbeispiel Fiedler et al. 2009 (23) 4.3 Vorbehandlung der Daten aus Fiedler et al. 2009 mit MALDIquant (24) 4.4 Multivariate Analyse (24) 4.5 Mögliche Biomarker (26) 5 Diskussion (29) 6 Zusammenfassung (31) 7 Literaturverzeichnis (35) A Publikation (45) B Übersicht Codeumfang (49) C Analyse Fiedler et al. 2009 (51) D Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit (69) E Lebenslauf (71) F Danksagung (75)