Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Modellierung einer linearen Induktionsmaschine. Nach einer kurzen Einleitungen und einigen Hinweisen zu den mathematischen Grundlagen, wie sie im Weiteren vorausgesetzt werden, folgt die Herleitung der Modellgleichungen. Für die sich anschließenden Aussagen über die Stabilität einer stationären Lösung werden die erhaltenen Gleichungen linearisiert. Schließlich soll an kurzen Fallbeispielen gezeigt werden, wie das Modell numerisch ausgewertet werden kann.

In Produktionsanlagen mit radial gekoppelten Rotoren wie beispielsweise Papier- und Druckmaschinen treten im höheren Drehzahlbereich störende Schwingungen auf. Der Entstehungsmechanismus der Schwingungen ist im nichtlinearen Verhalten der Kontaktstelle in enger Abstimmung mit der elastischen Lagerung der Walzen zu suchen. In dieser Arbeit wird aus maschinendynamischer Perspektive eine systematische Zusammenstellung von Rotormodellen entwickelt. Durch die Auswahl eines geeigneten Kontaktpartners wird das Modell vervollständigt. So kann ein Minimalmodell zur Untersuchung von Schwingungsphänomenen entwickelt werden. Fokussiert auf die Beschreibung der Koppelstelle werden geeignete Kontaktmodelle abgeleitet und vereinfachend betrachtet. Ein zur Unterstützung der theoretischen Analyse entworfener Versuchsstand diente zur Durchführung zahlreicher Versuche, die Parameterwerte für die Berechnungsmodelle lieferten und Schwingungsphänomene belegten. Die beschriebenen Modelle werden zur abstrahierenden numerischen Untersuchung ausgebaut und genutzt. / Paper- and printing machines contain radially coupled rolls. Vibrational phenomena has been experienced at higher rotational speeds. The mechanisms leading to these vibrations are to be found in a nonlinear contact behavior between the roller pairs. A systematic approach to modelling of rolls has been developed from a dynamics point of view. Selecting an appropriate contacting roll model, the roller pair model has been completed. The so obtained minimum model is best situated to work out the influence of selected parameters on the dynamical behavior. With the focus set on the coupling of the rolls a simplified contact model is developed. Experimental data are obtained from a testing rig in support of the theoretical analyses. Parameter values have been calculated from experimental results. As a conclusion, the simulation models show the vibrational phenomena observed at the test rig.

Die Patellaerstluxation ist eine besonders im jüngeren Lebensalter auftretende Verletzungsform. Bei persistierender Instabilität mit Rezidivereignissen ist die Rekonstruktion des medialen patellofemoralen Ligaments (MPFL) ein etabliertes Operationsverfahren. In dieser Arbeit wurde bei 17 Patienten (Durchschnittsalter 22,65 Jahre) die posturale Stabilität sowie das Kraftverhalten der Oberschenkelmuskulatur im Mittel 400,65 Tage nach Durchführung einer MPFL-Plastik in Form einer klinischen Verlaufsstudie bestimmt. Die Messung der posturalen Instabilität erfolgte im Einbeinstand auf einem Posturomed (Haider Bioswing). Dabei wurde aus der Ruheposition sowie nach Bewegungsimpuls in AP- und ML-Richtung die Wegstrecke der Standplattform aufgezeichnet. Bei allen Testmodi zeigten sich auf der operierten im Vergleich zur Gegenseite leichtgradig bessere Werte (nicht signifikant). Die Kraftdiagnostik erfolgte durch isokinetische Testung der Kniegelenksextensoren bzw. -flexoren im Seitenvergleich mittels Biodex System 3 (Medical Systems) zunächst unter konzentrischen Kontraktionsbedingungen bei 60°/s und 240°/s sowie im Anschluss bei exzentrischer Flexion bei 60°/s Winkelgeschwindigkeit. Im ersten Abschnitt zeigten sich auf der betroffenen Seite in die Knieextension niedrigere Werte als auf der Gegenseite (teilweise signifikant) bei keiner wesentlichen Differenz in die Flexion. Im zweiten Teil erzielten die Probanden im Mittel mit ihrem operierten Bein geringere Werte als mit dem nicht operierten Bein (teilweise signifikant). Zusammenfassend zeigt sich ca. ein Jahr postoperativ kein posturales Defizit jedoch ein Kraftdefizit des Streckapparates der operierten Seite. In der Literatur ist eine postoperative Quadrizepsdsyfunktion nach MPFL-Plastik vielfach beschrieben. Ein möglicher Pathomechanismus ist die arthrogene Muskelinhibition. Die Integration disinhibierender Maßnahmen in herkömmliche Rehabilitationsprogramme stellt einen denkbaren Therapieansatz dar. / Patellar luxation is an injury that affects especially young people. The reconstruction of the medial patellofemoral Ligament (MPFL) is an established surgical procedure in persistent instability with recurrent dislocation. This study examines the postural stability and force behavior of thigh muscles of 17 patients (average age 22.65 years) on average 400.65 days after MPFL reconstruction in a clinical follow-up study. The postural stability was measured with Posturomed (Haider Bioswing) by one-legged stance. Starting from resting position followed by impulse in AP- and ML-direction the distance of the platform was recorded. In all test modes slightly better results were achieved on the operated side compared to the non-operated side (not significant). The strength diagnosis was carried out by isokinetic testing of the knee joint extensors and flexors in a side-by-side comparison using Biodex System 3 (Medical Systems), first under concentric contraction conditions at 60°/s and 240°/s followed by eccentric flexion at 60°/s angular velocity. In the first section of testing the knee extension showed lower values on the affected side than on opposite side (partly significant) with no substantial difference in flexion. In the second section, the test subjects achieved with their operated leg lower values than with the non-operated leg (partly significant). In summary, one year postoperatively there is no postural deficit, but a strength deficit of the Quadriceps muscle on the operated side. Postoperatively dysfunction of the Quadriceps after MPFL reconstruction has been described frequently in the literature. A possible pathomechanism is the arthrogenic muscle inhibition. The integration of disinhibitory modalities into conventional rehabilitation programs is a conceivable therapeutic approach.

Relatively little is known about the folding and stability of membrane proteins. Conventional thermal or chemical unfolding techniques probe the average behavior of large numbers of molecules and thus cannot resolve co-existing minor and major unfolding pathways and intermediates. Here, I applied single-molecule force measurements based on an atomic force microscope (AFM) to characterize the stability of the membrane protein bacteriorhodopsin (BR). In these mechanical unfolding experiments, an external pulling force played the role of the denaturant and lead to unfolding of the three-dimensional structure of individual proteins. It was found that single BRs unfold step-wise in a well-defined sequence of stable intermediates and in different unfolding pathways. Although single [alpha]-helices were sufficiently stable to unfold in individual steps they also exhibited certain probabilities to unfold in pairs. These observations support the "two-stage" and the "helical-hairpin" model of membrane protein folding. Dynamic force measurements showed that [alpha]-helices and helical hairpins are relatively rigid structures, which are stabilized by narrow energy barriers and have stabilities between 100-10?000 seconds. These forced unfolding experiments were complemented with the development of new force measurement techniques. It is demonstrated that hydrodynamic effects need to be considered to obtain more complete kinetic pictures of single molecules. In addition, two force spectroscopy approaches to measure the complex visco-elastic response of single molecules are presented and applied to BR. These experiments revealed that the unfolding patterns of single proteins are dominated by purely elastic polypeptide extension and determined the dissipative interactions associated with the unfolding of single [alpha]-helices. In addition, it was found that kinks result in a reduced unfolding cooperativity of [alpha]-helices.

Relatively little is known about the folding and stability of membrane proteins. Conventional thermal or chemical unfolding techniques probe the average behavior of large numbers of molecules and thus cannot resolve co-existing minor and major unfolding pathways and intermediates. Here, I applied single-molecule force measurements based on an atomic force microscope (AFM) to characterize the stability of the membrane protein bacteriorhodopsin (BR). In these mechanical unfolding experiments, an external pulling force played the role of the denaturant and lead to unfolding of the three-dimensional structure of individual proteins. It was found that single BRs unfold step-wise in a well-defined sequence of stable intermediates and in different unfolding pathways. Although single [alpha]-helices were sufficiently stable to unfold in individual steps they also exhibited certain probabilities to unfold in pairs. These observations support the "two-stage" and the "helical-hairpin" model of membrane protein folding. Dynamic force measurements showed that [alpha]-helices and helical hairpins are relatively rigid structures, which are stabilized by narrow energy barriers and have stabilities between 100-10?000 seconds. These forced unfolding experiments were complemented with the development of new force measurement techniques. It is demonstrated that hydrodynamic effects need to be considered to obtain more complete kinetic pictures of single molecules. In addition, two force spectroscopy approaches to measure the complex visco-elastic response of single molecules are presented and applied to BR. These experiments revealed that the unfolding patterns of single proteins are dominated by purely elastic polypeptide extension and determined the dissipative interactions associated with the unfolding of single [alpha]-helices. In addition, it was found that kinks result in a reduced unfolding cooperativity of [alpha]-helices.

The Greenland Ice Sheet (GIS) contains enough water volume to raise global sea level by over 7 meters. It is a relic of past glacial climates that could be strongly affected by a warming world. Several studies have been performed to investigate the sensitivity of the ice sheet to changes in climate, but large uncertainties in its long-term response still exist. In this thesis, a new approach has been developed and applied to modeling the GIS response to climate change. The advantages compared to previous approaches are (i) that it can be applied over a wide range of climatic scenarios (both in the deep past and the future), (ii) that it includes the relevant feedback processes between the climate and the ice sheet and (iii) that it is highly computationally efficient, allowing simulations over very long timescales. The new regional energy-moisture balance model (REMBO) has been developed to model the climate and surface mass balance over Greenland and it represents an improvement compared to conventional approaches in modeling present-day conditions. Furthermore, the evolution of the GIS has been simulated over the last glacial cycle using an ensemble of model versions. The model performance has been validated against field observations of the present-day climate and surface mass balance, as well as paleo information from ice cores. The GIS contribution to sea level rise during the last interglacial is estimated to be between 0.5-4.1 m, consistent with previous estimates. The ensemble of model versions has been constrained to those that are consistent with the data, and a range of valid parameter values has been defined, allowing quantification of the uncertainty and sensitivity of the modeling approach. Using the constrained model ensemble, the sensitivity of the GIS to long-term climate change was investigated. It was found that the GIS exhibits hysteresis behavior (i.e., it is multi-stable under certain conditions), and that a temperature threshold exists above which the ice sheet transitions to an essentially ice-free state. The threshold in the global temperature is estimated to be in the range of 1.3-2.3°C above preindustrial conditions, significantly lower than previously believed. The timescale of total melt scales non-linearly with the overshoot above the temperature threshold, such that a 2°C anomaly causes the ice sheet to melt in ca. 50,000 years, but an anomaly of 6°C will melt the ice sheet in less than 4,000 years. The meltback of the ice sheet was found to become irreversible after a fraction of the ice sheet is already lost – but this level of irreversibility also depends on the temperature anomaly. / Das grönländische Inlandeis (GIS) besteht aus einem Wasservolumen das ausreicht, um den globalen Meeresspiegel um 7 Meter ansteigen zu lassen. Es ist ein Relikt der vergangenen Eiszeit, das in einer zunehmend wärmer werdenden Welt stark in Mitleidenschaft gezogen werden könnte. In der vorliegenden Dissertation ist ein neues Verfahren zur Modellierung des Antwortverhaltens des Inlandeises auf Klimaänderungen entwickelt und angewendet worden. Die Vorteile des neuen Verfahrens im Vergleich zu den bisherigen Verfahren sind, (i) dass es über einen groen Bereich von Klimaszenarien (sowohl für die ferne Vergangenheit als auch für die Zukunft) anwendbar ist, (ii) dass es die wesentlichen Rückkopplungsprozesse zwischen Klima und Inlandeis enthält und (iii) dass es wegen seiner guten Rechenzeiteffizienz Simulationen über sehr lange Zeitskalen erlaubt. Das neue Modell (REMBO) ist für die Modellierung des Klimas und der Massenbilanz an der grönländischen Oberfläche entwickelt worden und stellt ein verbessertes Verfahren im Vergleich zu den bisherigen dar. Die Entwicklung von GIS über den letzten glazialen Zyklus ist mittels eines Ensembles von verschiedenen Modellversionen simuliert worden. Anschließend ist die Tauglichkeit der Modellversionen durch Vergleich mit Beobachtungsdaten des gegenwärtigen Klimas und der Oberflächenmassenbilanz, sowie mit paleoklimatischen Rekonstruktionen von Eisbohrkernen verifiziert worden. Der Anteil von GIS am Meeresspiegelanstieg während des letzten Interglazials ist im Bereich von 0.5 bis 4.1 m berechnet worden, was konsistent mit bisherigen Schätzungen ist. Von den Ensemblesimulationen sind diejenigen ausgewählt worden, deren Ergebnisse gut mit den Daten übereinstimmen. Durch die Auswahl von geeigneten Modellversionen sind gleichzeitig die Unsicherheiten der Parameterwerte begrenzt worden, so dass sich nun mit dem neuen Verfahren die Sensitivität von GIS auf Klimaänderungen bestimmen lässt. Mit den ausgewählten Modellversionen ist die Sensitivität von GIS auf langfristige Klimaänderungen untersucht worden. Es zeigt sich, dass das GIS ein Hystereseverhalten besitzt (d.h., eine Multistabilität für gewisse Klimazustände) und dass ein Temperaturschwellwert existiert. Bei Überschreiten des Schwellwertes bleibt das GIS nicht erhalten und wird langsam eisfrei werden. Der Temperaturschwellwert der globalen Mitteltemperatur relativ zur vorindustriellen Mitteltemperatur ist im Bereich 1.3-2.3°C ermittelt worden und liegt damit deutlich niedriger als bisher angenommen. Die Zeitdauer bis zum völligen Abschmelzen zeigt ein nichtlineares Verhalten hinsichtlich einer Erwärmung über den ermittelten Schwellwert. Eine Erwärmung von 2°C relativ zur vorindustriellen Zeit führt zu einem Abschmelzen nach 50.000 Jahren, aber eine Erwärmung um 6°C lässt das Inlandeis bereits nach 4.000 Jahren abschmelzen. Ein weiteres Ergebnis ist, dass der Abschmelzvorgang irreversibel werden kann, nachdem ein gewisser Anteil des Inlandeises abgeschmolzen ist – jedoch ist die Irreversibilität eines Abschmelzvorganges auch von der Temperaturanomalie abhängig.

Hexokinasen bezeichnen eine vielfältige Gruppe von Enzymen, welche zu den Transferasen gezählt werden und den ersten Schritt der Glykolyse katalysieren. In Hefen, Pflanzen und Säugern spielen Hexokinasen darüber hinaus eine wichtige Rolle in regulatorischen Mechanismen wie der Glukoseerkennung und der glukoseabhängigen Signaltransduktion. Aufgrund der Aufgaben der Hefehexokinasen in der Katalyse und der Glukoserepression bedarf es einer besonderen Beziehung zwischen Struktur und Funktion, dessen Zusammenhänge derzeit nur teilweise erklärt werden können. Sowohl Saccharomyces cerevisiae als auch Kluyveromyces lactis sind geeignete eukaryontische Modellorganismen für die Untersuchung der Beziehungen zwischen Proteinbiochemie, Genetik und Physiologie. So beschreibt die Arbeit zum einen Untersuchungen zur Faltung und Stabilität der Hexokinase 2 von Saccharomyces cerevisiae (ScHxk2). ScHxk2 ist aus zwei Domänen mit diskontinuierlichen Peptidsequenzen zusammengesetzt. Mit Hilfe verschiedener spektrometrischer Untersuchungstechniken konnte eine reversible harnstoffinduzierte Entfaltung für ScHxk2 beschrieben werden. Dabei zeigt die Entfaltung einen zweistufigen Übergang mit einem zentralen Intermediat, bei dem jedoch weder die eine noch die andere Domäne gefaltet bzw. ungefaltet vorliegt. Die Intermediate weisen trotz 60%iger Verluste an Sekundärstruktur eine hohe Stabilität von über ∆G = -22 kJ/mol auf. Weiterhin befasst sich diese Arbeit mit der einzigen in Kluyveromyces lactis befindlichen Hexokinase (KlHxk1). Zur weiteren Charakterisierung der KlHxk1 sollten wichtige physiologische Eigenschaften analysiert werden, zumal insbesondere der molekulare Mechanismus der Glukoserepression in Kluyveromyces lactis bislang noch weitgehend ungeklärt ist. Mit Hilfe von Stopped-flow Messungen konnte gezeigt werden, dass sich die monomere KlHxk1 (54 kDa) als die Enzymform mit der hohen Affinität und Aktivität für die zwei glykolytischen Substrate Glukose und ATP darstellt und sich als Kontrollpunkt der Katalyse auf Ebene einer Dimer-Bildung und Dissoziation eignen könnte.

Background: In 1992, the ICD-10 introduced the concept of mixed anxiety–depression disorder (MAD). However, a study examining the stability of this ICD-10-diagnosis is lacking. Our objective was to examine the 12 month outcome of MAD in comparison to the outcome of depression, anxiety, and comorbid depression and anxiety. Methods: 85 MAD patients, 496 patients with major depression, 296 patients with anxiety disorders, and 306 comorbid patients were reassessed after 12 months. Rates of depression, anxiety, and MAD were compared using χ2-tests. Results: While depressive disorders and anxiety disorders showed relatively high stability, MAD Patients had no higher rates of MAD at follow-up than patients with depression, anxiety or both. Limitations: Detailed information regarding treatment and disorders during the follow-up interval was lacking. Prevalence rates of MAD in single centres were too small for contrasting centres. Conclusions: MAD cannot be seen as a stable diagnosis: Most of MAD patients remit; many of them shift to other diagnoses than depression or anxiety. The ICD-10 criteria have to be specified more exactly.

Objective. To examine the natural course of social anxiety disorder (SAD) in the community and to explore predictors for adverse long-term outcomes. Method. A community sample of N=3,021 subjects aged 14-24 was followed-up over 10 years using the DSM-IV/M-CIDI. Persistence of SAD is based on a composite score reflecting the proportion of years affected since onset. Diagnostic stability is the proportion of SAD subjects still affected at follow-up. Results. SAD reveals considerable persistence with more than half of the years observed since onset spent with symptoms. 56.7% of SAD cases revealed stability with at least symptomatic expressions at follow-up; 15.5% met SAD threshold criteria again. 15.1% were completely remitted (no SAD symptoms and no other mental disorders during follow-up). Several clinical features (early onset, generalized subtype, more anxiety cognitions, severe avoidance and impairment, co-occurring panic) and vulnerability characteristics (parental SAD and depression, behavioural inhibition, harm avoidance) predicted higher SAD persistence and -less impressively- diagnostic stability. Conclusion. A persistent course with a considerable degree of fluctuations in symptom severity is characteristic for SAD. Both, consistently meeting full threshold diagnostic criteria and complete remissions are rare. Vulnerability and clinical severity indicators predict poor prognosis and might be helpful markers for intervention needs.

Organic solar cells promise electricity generation at very low cost, and higher installation flexibility as compared to inorganic solar cells. The lower cost is achieved by cheaper semiconductors and easier manufacturing processes. The flexibility is naturally given by these ultra-thin, amorphous layers. Also the power conversion efficiency can be high enough for many applications. The organic molecules have to withstand the constant excitation by photons, transport of energy in form of excitons and charge. A small but significant amount of these photons has energy over the absorption gap, the excess of energy must be released without breaking the molecular bonds. In consequence, the solar cells can also heat up to temperatures at above 80°C. The objective of this work is to answer the question if the small molecules organic solar cells can be stable enough to operate under a very long time. The stability of organic doped layers in an organic solar cell is also addressed. This work starts with a general introduction followed by the description of the experimental procedures. The aging experiments of the solar cell were done with a self developed equipment. The fabrication of this equipment (a set of measurement boxes) was necessary to maintain the conditions, under which a solar cell can be aged, as constant as possible. The measurement boxes were used to control the electrical load of the cell, its temperature, the illumination intensity, and its electric connection to the IxV measurement equipment. A software package was also developed to control the equipment and to facilitate the work and visualization of the high volume of collected data. The model solar cells chosen for the aging experiments were donor-acceptor heterojunctions devices formed with the well-known materials C60 and ZnPc. Two basic different structures were analyzed, because they offered reasonable performance and potentially long lifetime: the flat heterojunction (FHJ) and the mixed heterojunction in a Metal-Insulator-p-Semiconductor (m-i-p) configuration. Variations of the FHJ and of the m-i-p structures are also used to verify the limits of the stability of electrically p- and n- doped organic semiconducting layers. The least stable solar cells are the FHJ devices. These devices show a fast initial decrease of all their characteristic conversion parameters but the Voc. After a few hundred hours, the saturation current (current under a reverse bias of 1 V) was almost stable. The saturation current is related to the number of absorbing centers, the decrease indicates that the degradation of the absorbing centers has stopped. With wavelength resolved external quantum efficiency measurements and chemical analysis, it was found that the degradation is related to the oxidation of C60. It was also shown that the use of organic dopants do not significantly affect the lifetime. The results show that the m-i-p solar cells are more stable than the FHJ devices. They are also stable under high temperatures up to 105°C. Outdoor testing also showed that the solar cells remained chemically, electrically and mechanically stable during a 900 h test.