Zugl.: Hamburg, Helmut-Schmidt-Universiẗat, Diss., 2009.

Konstanz, Univ., Diplomarb., 2004.

Techn. University, Diss., 2006--Darmstadt.

In dieser Arbeit wird das Verhalten der Störstrahlung großer Prüflinge untersucht mit dem Ziel, vorhandene Standards für Störstrahlungstests wie CISPR 16 zu verbessern. Diese Arbeit sieht als Standardtestumgebung einen reflektierenden, ausgedehnten Grund vor, auf dem sich der Prüfling befindet. Die Strahlung, die dieser aussendet, wird durch die Verteilung der elektrischen Feldstärke auf einer Testhalbkugel oberhalb des Grunds bewertet. Ihr Zentrum befindet sich am Fußpunkt des Prüflings. Eine solche Halbkugel stellt nahezu gleiche Abstände von etwa der Länge des Kugelradius' zwischen dem Prüfling und den auf ihr definierten Meßpunkten her. Da die Halbkugel geschlossen ist, kann auf ihr das gesamte vom Prüfling nach außen gestrahlte Feld nachgewiesen werden. Meßabstände mit in Normen vorgegebenen Längen sind in der Praxis nicht immer einzuhalten, vor allem dann, wenn sich Prüflinge in einer normalen Betriebsumgebung befinden. In beengten Umgebungen ist es hilfreich, Meßabstände zu verkürzen. Hieraus ergibt sich eine kleinere Testhalbkugel, die sich leichter abtasten läßt. Bei kurzen Meßabständen jedoch können Meßsonden in das Nahfeld des Prüflings ragen. Für diesen Fall werden in dieser Arbeit Feldeigenschaften in Prüflingsnähe untersucht. Aus denen ergeben sich Mindestabstände zum Prüfling, jenseits derer sich gemessene Feldstärkewerte zu größeren, in Normen vorgegebenen Abständen extrapolieren lassen. Um die Verteilung der Feldstärke auf einer Testfläche zu beschreiben, wird der Begriff der Halbwertsfläche eingeführt: Die Halbwertsfläche definiert jenen Teil der Testfläche, auf dem die Dichte der abgestrahlten Leistung mindestens die Hälfte ihres Maximums beträgt. Die Halbwertsfläche ergibt sich aus der Richtwirkung des Prüflings als Strahler. Sie ist somit ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, auf der Testfläche das Strahlungsmaximum zu finden. Aus der Größe der Halbwertsfläche ergibt sich die nötige Anzahl an gleichmäßig auf der Testfläche verteilten Meßpunkten, um das Strahlungsmaximum mit gegebener Wahrscheinlichkeit zu finden. Wird an den Meßpunkten die Größe der Feldstärke berücksichtigt, läßt sich die Anzahl der Meßpunkte optimieren und das Vertrauen in den Test erhöhen. Als ein erster Schritt zur Entwicklung einer praktikablen Strahlungstestmethode wird die Testdrahtmethode untersucht. Bei dieser Methode wird Strahlung mit einem langen, um den Prüfling herum gespannten Draht erfaßt. Die Strahlung induziert in dem Draht einen Strom, der an den Drahtabschlüssen gemessen werden kann. Weil der Draht i. allg. lang ist, ist er sehr meßempfindlich. Ist er jedoch länger als eine Wellenlänge des abgestrahlten Felds, sind sein Übertragungsfaktor und damit die Meßergebnisse schwer zu bestimmen. Statistische Methoden der Auswertung werden hierzu untersucht. Ein System aus kleinen Meßsonden kann denselben Teil des Prüflings abdecken wie ein Testdraht. Weil als Übertragungsfaktor eines solchen Systems der einer Einzelsonde wirksam ist, lassen sich Ergebnisse aus Messungen mit einem solchen System leichter auswerten. Jedoch ist die Empfindlichkeit kleiner Sonden i. allg. gering. Der Weg zu einer praktischen Anwendung führt somit vorerst in die Richtung herkömmlicher Meßantennen, die in einem beweglichen System geeignete Testflächen abtasten. - (Die Dissertation ist veröffentlicht im Jörg Vogt Verlag, Dresden, Deutschland, http://www.vogtverlag.de, ISBN: 978-3-938860-25-0) / In this work the behavior of radiation emitted by large equipment is investigated. The aim of investigation is to improve existing standardized radiation tests. The radiation from an EUT (equipment under test) placed on reflecting ground is described by the distribution of the electric field strength on a hemispheric test area, which encloses the EUT placed in its center. This kind of area guarantees a nearly equal measurement distance to the EUT from every point defined on it. This distance is defined by the radius of the hemisphere. However, measurement distances according to standards are difficult to realize. Because of practical constraints shorter distances will become useful. This requires a smaller test area, to be scanned more easily. At shorter measurement distances field probes are possibly located in the near field of the EUT. Therefore this work investigates the behavior of the field in the vicinity of the EUT to find an adequate transition point, beyond which, field strength values can be extrapolated to distances instructed by standards with confident results. An important parameter of the field strength distribution is the half-power area. It defines that part of the test area where the radiated power exceeds the half of its maximum. The half-power area is related to the directivity of the EUT, which can be approximated by antenna theory or statistics. If the directivity of the EUT is high, the half-power area is small, and the probability to find the field maximum on the test area is low. The size of the half-power area yields to a least number of observation points, equally distributed on the test area, to find the field maximum with a high level of confidence. If the field strength measured at any observation point is considered, the distance to other observation points can be optimized, and the level of confidence in the test can be increased. As a first step in developing a practicable field scanning method is highlighted: the test wire method. This method establishes a measurement executed by a long wire which covers the EUT. At its terminations current can be measured induced by the radiation. Because the wire is long it is very sensitive. However, if it is longer than one wave length of the radiation, the evaluation of results is difficult because of an uncertain transmission factor. Therefore, some statistic methods are applied to describe the behavior of results and their maxima. Also a system of small probes, e. g. short dipoles, can cover the same part of the EUT as a test wire. The measurement with small probes can be evaluated more easily because of a unique transmission factor. However, their sensitivity is lower.

This paper deals with optimisation of food overloading at long distance flights. It is described how in case of two offered meals and two several passenger groups reserve meals are to distribute to both meals such that the probability that each passenger will get the meal of its choice is maximised. A statistical procedure is presented for estimation of needed demand probabilities.

Die Versorgungssituation in der Hebammenhilfe ist sowohl bundesweit als auch in Sachsen seit mehreren Jahren Gegenstand öffentlicher Diskussionen. Inwiefern in Sachsen ein flächendeckender Versorgungsmangel in der Hebammenhilfe besteht, konnte bislang nicht zuverlässig beurteilt werden. Aus diesem Grund hat das Sächsische Staatsministerium für Soziales und Verbraucherschutz (SMS) eine Studie in Auftrag gegeben, um die erforderlichen Daten- und Informationsgrundlagen für eine objektive Einschätzung der Hebammenversorgung in Sachsen zu erhalten. Redaktionsschluss: 01.04.2019

In der vorliegenden Dissertation wird die Entwicklung eines phylogenetischen DNA Microarrays, die Analyse von mehreren Microarray-Genexpressionsdatensätzen und neue Ansätze für die Datenanalyse und Interpretation der Ergebnisse vorgestellt. Die Entwicklung und Analyse der Daten eines phylogenetischen DNA Microarrays wird in der ersten Publikation dargestellt. Ich konnte zeigen, dass die Spezies-Detektion mit phylogenetischen Microarrays durch die Datenanalyse mit einem linearen Regressionsansatz signifikant verbessert werden kann. Standard-Methoden haben bislang nur Signalintensitäten betrachtet und eine Spezies als an- oder abwesend bezeichnet, wenn die Signalintensität ihres Messpunktes oberhalb eines willkürlich gesetzten Schwellenwertes lag. Dieses Verfahren ist allerdings aufgrund von Kreuz-Hybridisierungen nicht auf sehr nah verwandte Spezies mit hoher Sequenzidentität anwendbar. Durch die Modellierung des Hybridisierungs und Kreuz-Hybridisierungsverhaltens mit einem linearen Regressionsmodell konnte ich zeigen, dass Spezies mit einer Sequenzähnlichkeit von 97% im Markergen immer noch unterschieden werden können. Ein weiterer Vorteil der Modellierung ist, dass auch Mischungen verschiedener Spezies zuverlässig vorhergesagt werden können. Theoretisch sind auch quantitative Vorhersagen mit diesem Modell möglich. Um die großen Datenmengen, die in öffentlichen Microarray-Datenbanken abgelegt sind besser nutzen zu können, bieten sich Meta-Analysen an. In der zweiten Publikation wird eine explorative Meta-Analyse auf Arabidopsis thaliana-Datensätzen vorgestellt. Mit der Analyse verschiedener Datensätze, die den Einfluss von Pflanzenhormonen, Pathogenen oder verschiedenen Mutationen auf die Genexpression untersucht haben, konnten die Datensätze anhand ihrer Genexpressionsprofile in drei große Gruppen eingeordnet werden: Experimente mit Indol-3-Essigsäure (IAA), mit Pathogenen und andere Experimente. Gene, die charakteristisch für die Gruppe der IAA-Datensätze beziehungsweise für die Gruppe der Pathogen-Datensätze sind, wurden näher betrachtet. Diese Gene hatten Funktionen, die bereits mit Pathogenbefall bzw. dem Einfluss von IAA in Verbindung gebracht wurden. Außerdem wurden Hypothesen über die Funktionen von bislang nicht annotierten Genen aufgestellt. In dieser Arbeit werden auch Primäranalysen von einzelnen Arabidopsis thaliana Genexpressions-Datensätzen vorgestellt. In der dritten Publikation wird ein Experiment beschrieben, das durchgeführt wurde um herauszufinden ob Mikrowellen-Strahlung einen Einfluss auf die Genexpression einer Zellkultur hat. Dazu wurden explorative Analysemethoden angewendet. Es wurden geringe aber signifikante Veränderungen in einer sehr kleinen Anzahl von Genen beobachtet, die experimentell bestätigt werden konnten. Die Funktionen der regulierten Gene und eine Meta-Analyse mit öffentlich zugänglichen Datensätzen einer Datenbank deuten darauf hin, dass die pflanzliche Zellkultur die Strahlung als eine Art Energiequelle ähnlich dem Licht wahrnimmt. Des weiteren wird in der vierten Publikation die funktionelle Analyse eines Arabidopsis thaliana Genexpressionsdatensatzes beschrieben. Die Analyse der Genexpressions eines pflanzlichen Tumores zeigte, dass er seinen Stoffwechsel von aerob und auxotroph auf anaerob und heterotroph umstellt. Gene der Photosynthese werden im Tumorgewebe reprimiert, Gene des Aminosäure- und Fettstoffwechsels, der Zellwand und Transportkanäle werden so reguliert, dass Wachstum und Entwicklung des Tumors gefördert werden. In der fünften Publikation in dieser Arbeit wird GEPAT (Genome Expression Pathway Analysis Tool) beschrieben. Es besteht aus einer Internet- Anwendung und einer Datenbank, die das einfache Hochladen von Datensätzen in die Datenbank und viele Möglichkeiten der Datenanalyse und die Integration anderer Datentypen erlaubt. In den folgenden zwei Publikationen (Publikation 6 und Publikation 7) wird GEPAT auf humane Microarray-Datensätze angewendet um Genexpressionsdaten mit weiteren Datentypen zu verknüpfen. Genexpressionsdaten und Daten aus vergleichender Genom-Hybridisierung (CGH) von primären Tumoren von 71 Mantel-Zell-Lymphom (MCL) Patienten ermöglichte die Ermittlung eines Prädiktors, der die Vorhersage der Überlebensdauer von Patienten gegenüber herkömmlichen Methoden verbessert. Die Analyse der CGH Daten zeigte, dass auch diese für die Vorhersage der Überlebensdauer geeignet sind. Für den Datensatz von Patienten mit großzellig diffusem B-Zell-Lymphom DLBCL konnte aus den Genexpressionsdaten ebenfalls ein neuer Prädiktor vorgeschlagen werden. Mit den zwischen lang und kurz überlebenden Patienten differentiell exprimierten Genen der MCL Patienten und mit den Genen, die zwischen den beiden Untergruppen von DLBCL reguliert sind, wurden Interaktionsnetzwerke gebildet. Diese zeigen, dass bei beiden Krebstypen Gene des Zellzyklus und der Proliferation zwischen Patienten mit kurzer und langer Überlebensdauer unterschiedlich reguliert sind. / In this thesis, the development of a phylogenetic DNA microarray, the analysis of several gene expression microarray datasets and new approaches for improved data analysis and interpretation are described. In the first publication, the development and analysis of a phylogenetic microarray is presented. I could show that species detection with phylogenetic DNA microarrays can be significantly improved when the microarray data is analyzed with a linear regression modeling approach. Standard methods have so far relied on pure signal intensities of the array spots and a simple cutoff criterion was applied to call a species present or absent. This procedure is not applicable to very closely related species with high sequence similarity because cross-hybridization of non-target DNA renders species detection impossible based on signal intensities alone. By modeling hybridization and cross-hybridization with linear regression, as I have presented in this thesis, even species with a sequence similarity of 97% in the marker gene can be detected and distinguished from related species. Another advantage of the modeling approach over existing methods is that the model also performs well on mixtures of different species. In principle, also quantitative predictions can be made. To make better use of the large amounts of microarray data stored in public databases, meta-analysis approaches need to be developed. In the second publication, an explorative meta-analysis exemplified on Arabidopsis thaliana gene expression datasets is presented. Integrating datasets studying effects such as the influence of plant hormones, pathogens and different mutations on gene expression levels, clusters of similarly treated datasets could be found. From the clusters of pathogen-treated and indole-3-acetic acid (IAA) treated datasets, representative genes were selected which pointed to functions which had been associated with pathogen attack or IAA effects previously. Additionally, hypotheses about the functions of so far uncharacterized genes could be set up. Thus, this kind of meta-analysis could be used to propose gene functions and their regulation under different conditions. In this work, also primary data analysis of Arabidopsis thaliana datasets is presented. In the third publication, an experiment which was conducted to find out if microwave irradiation has an effect on the gene expression of a plant cell culture is described. During the first steps, the data analysis was carried out blinded and exploratory analysis methods were applied to find out if the irradiation had an effect on gene expression of plant cells. Small but statistically significant changes in a few genes were found and could be experimentally confirmed. From the functions of the regulated genes and a meta-analysis with publicly available microarray data, it could be suspected that the plant cell culture somehow perceived the irradiation as energy, similar to perceiving light rays. The fourth publication describes the functional analysis of another Arabidopsis thaliana gene expression dataset. The gene expression data of the plant tumor dataset pointed to a switch from a mainly aerobic, auxotrophic to an anaerobic and heterotrophic metabolism in the plant tumor. Genes involved in photosynthesis were found to be repressed in tumors; genes of amino acid and lipid metabolism, cell wall and solute transporters were regulated in a way that sustains tumor growth and development. Furthermore, in the fifth publication, GEPAT (Genome Expression Pathway Analysis Tool), a tool for the analysis and integration of microarray data with other data types, is described. It consists of a web application and database which allows comfortable data upload and data analysis. In later chapters of this thesis (publication 6 and publication 7), GEPAT is used to analyze human microarray datasets and to integrate results from gene expression analysis with other datatypes. Gene expression and comparative genomic hybridization data from 71 Mantle Cell Lymphoma (MCL) patients was analyzed and allowed proposing a seven gene predictor which facilitates survival predictions for patients compared to existing predictors. In this study, it was shown that CGH data can be used for survival predictions. For the dataset of Diffuse Large B-cell lymphoma (DLBCL) patients, an improved survival predictor could be found based on the gene expression data. From the genes differentially expressed between long and short surviving MCL patients as well as for regulated genes of DLBCL patients, interaction networks could be set up. They point to differences in regulation for cell cycle and proliferation genes between patients with good and bad prognosis.

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In dieser Arbeit wird das Verhalten der Störstrahlung großer Prüflinge untersucht mit dem Ziel, vorhandene Standards für Störstrahlungstests wie CISPR 16 zu verbessern. Diese Arbeit sieht als Standardtestumgebung einen reflektierenden, ausgedehnten Grund vor, auf dem sich der Prüfling befindet. Die Strahlung, die dieser aussendet, wird durch die Verteilung der elektrischen Feldstärke auf einer Testhalbkugel oberhalb des Grunds bewertet. Ihr Zentrum befindet sich am Fußpunkt des Prüflings. Eine solche Halbkugel stellt nahezu gleiche Abstände von etwa der Länge des Kugelradius' zwischen dem Prüfling und den auf ihr definierten Meßpunkten her. Da die Halbkugel geschlossen ist, kann auf ihr das gesamte vom Prüfling nach außen gestrahlte Feld nachgewiesen werden. Meßabstände mit in Normen vorgegebenen Längen sind in der Praxis nicht immer einzuhalten, vor allem dann, wenn sich Prüflinge in einer normalen Betriebsumgebung befinden. In beengten Umgebungen ist es hilfreich, Meßabstände zu verkürzen. Hieraus ergibt sich eine kleinere Testhalbkugel, die sich leichter abtasten läßt. Bei kurzen Meßabständen jedoch können Meßsonden in das Nahfeld des Prüflings ragen. Für diesen Fall werden in dieser Arbeit Feldeigenschaften in Prüflingsnähe untersucht. Aus denen ergeben sich Mindestabstände zum Prüfling, jenseits derer sich gemessene Feldstärkewerte zu größeren, in Normen vorgegebenen Abständen extrapolieren lassen. Um die Verteilung der Feldstärke auf einer Testfläche zu beschreiben, wird der Begriff der Halbwertsfläche eingeführt: Die Halbwertsfläche definiert jenen Teil der Testfläche, auf dem die Dichte der abgestrahlten Leistung mindestens die Hälfte ihres Maximums beträgt. Die Halbwertsfläche ergibt sich aus der Richtwirkung des Prüflings als Strahler. Sie ist somit ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, auf der Testfläche das Strahlungsmaximum zu finden. Aus der Größe der Halbwertsfläche ergibt sich die nötige Anzahl an gleichmäßig auf der Testfläche verteilten Meßpunkten, um das Strahlungsmaximum mit gegebener Wahrscheinlichkeit zu finden. Wird an den Meßpunkten die Größe der Feldstärke berücksichtigt, läßt sich die Anzahl der Meßpunkte optimieren und das Vertrauen in den Test erhöhen. Als ein erster Schritt zur Entwicklung einer praktikablen Strahlungstestmethode wird die Testdrahtmethode untersucht. Bei dieser Methode wird Strahlung mit einem langen, um den Prüfling herum gespannten Draht erfaßt. Die Strahlung induziert in dem Draht einen Strom, der an den Drahtabschlüssen gemessen werden kann. Weil der Draht i. allg. lang ist, ist er sehr meßempfindlich. Ist er jedoch länger als eine Wellenlänge des abgestrahlten Felds, sind sein Übertragungsfaktor und damit die Meßergebnisse schwer zu bestimmen. Statistische Methoden der Auswertung werden hierzu untersucht. Ein System aus kleinen Meßsonden kann denselben Teil des Prüflings abdecken wie ein Testdraht. Weil als Übertragungsfaktor eines solchen Systems der einer Einzelsonde wirksam ist, lassen sich Ergebnisse aus Messungen mit einem solchen System leichter auswerten. Jedoch ist die Empfindlichkeit kleiner Sonden i. allg. gering. Der Weg zu einer praktischen Anwendung führt somit vorerst in die Richtung herkömmlicher Meßantennen, die in einem beweglichen System geeignete Testflächen abtasten. - (Die Dissertation ist veröffentlicht im Jörg Vogt Verlag, Dresden, Deutschland, http://www.vogtverlag.de, ISBN: 978-3-938860-25-0) / In this work the behavior of radiation emitted by large equipment is investigated. The aim of investigation is to improve existing standardized radiation tests. The radiation from an EUT (equipment under test) placed on reflecting ground is described by the distribution of the electric field strength on a hemispheric test area, which encloses the EUT placed in its center. This kind of area guarantees a nearly equal measurement distance to the EUT from every point defined on it. This distance is defined by the radius of the hemisphere. However, measurement distances according to standards are difficult to realize. Because of practical constraints shorter distances will become useful. This requires a smaller test area, to be scanned more easily. At shorter measurement distances field probes are possibly located in the near field of the EUT. Therefore this work investigates the behavior of the field in the vicinity of the EUT to find an adequate transition point, beyond which, field strength values can be extrapolated to distances instructed by standards with confident results. An important parameter of the field strength distribution is the half-power area. It defines that part of the test area where the radiated power exceeds the half of its maximum. The half-power area is related to the directivity of the EUT, which can be approximated by antenna theory or statistics. If the directivity of the EUT is high, the half-power area is small, and the probability to find the field maximum on the test area is low. The size of the half-power area yields to a least number of observation points, equally distributed on the test area, to find the field maximum with a high level of confidence. If the field strength measured at any observation point is considered, the distance to other observation points can be optimized, and the level of confidence in the test can be increased. As a first step in developing a practicable field scanning method is highlighted: the test wire method. This method establishes a measurement executed by a long wire which covers the EUT. At its terminations current can be measured induced by the radiation. Because the wire is long it is very sensitive. However, if it is longer than one wave length of the radiation, the evaluation of results is difficult because of an uncertain transmission factor. Therefore, some statistic methods are applied to describe the behavior of results and their maxima. Also a system of small probes, e. g. short dipoles, can cover the same part of the EUT as a test wire. The measurement with small probes can be evaluated more easily because of a unique transmission factor. However, their sensitivity is lower.

Der Pendelsensor “Crop-Meter” misst indirekt die oberirdische Biomasse von Getreide, um Stickstoffdünger (N) teilflächenspezifisch auf heterogenen Ackerflächen auszubringen. In On-Farm-Versuchen wurde eine variable N-Düngung mit „Crop-Meter“ gegenüber der praxisüblichen, einheitlichen N-Düngung in Wintergetreide getestet. Im Gegensatz zur klassischen Anlage von Parzellenversuchen war eine Bestandsheterogenität zum Sensoreinsatz im Getreide ausdrücklich gefordert. Prüfmerkmal war der Kornertrag. Auf Grund der georeferenzierten Ertragskartierung lagen die somit pseudo-wiederholten Daten vermutlich räumlich autokorreliert vor. Daher wurden zwei Ansätze zur statistischen Analyse gewählt. Im ersten Ansatz wurden die Ertragsdaten auf Basis der Biomasse post-stratifiziert, um die Biomassevariabilität einzugrenzen. In jedem Stratum wurden Autokorrelationsmodelle für die Residuen (räumliche Modelle) mit der Annahme nicht korrelierter Residuen (Nullmodell) verglichen. Stets wurden räumliche Modelle als beste statistische Modelle ausgewählt. Im Gegensatz zu den Nullmodellen waren die Ertragsdifferenzen räumlicher Modelle sehr häufig nicht signifikant. Dieses Ergebnis wurde auch durch verschiedene Stratifikationen und N-Einsparungen nicht verändert. Im zweiten Ansatz wurde jeweils der gesamte Ertragsdatensatz eines Versuchs zusätzlich zu den räumlichen Modellen mit Kovariablen (Trendmodelle) modelliert. Für jeden Versuch wurden individuell verschiedene Kombinationen aus Trend- und räumlichen Modellen selektiert. Die meisten Mittelwertdifferenzen waren trotz N-Reduktion in den variablen Varianten nicht signifikant (7…24 kg N ha-1). Diese Ansätze bilden eine Grundlage zur Ableitung fundierter Auswertungsmethoden von On-Farm-Versuchen mit georeferenzierten Daten. / A pendulum sensor (Crop-Meter) measures cereal aboveground biomass in order to apply nitrogen (N) fertilizers site-specifically on heterogeneous agricultural fields. In on-farm trials, common N application practice (constant) was compared to site-specific (variable) N application with the sensor to assess grain yields as response. Unlike the classic design of small-plot trials, cereal crop heterogeneity was explicitly desired to use the Crop-Meter. Simultaneously, spatial yield data provided pseudo-replications and possible autocorrelation. Therefore, two approaches were selected for statistical analysis. In the first approach, yield data were post-stratified on the basis of biomass measures to confine total biomass variability. For each stratum, spatial co-variance structures were assumed for residuals (spatial models) opposed to the assumption of non-correlated residuals (null model). Spatial models were selected as best statistical models. Very often, yield differences were not significant when selecting spatial models in contrast to null models. However, this was not due to different stratifications and stratum-dependent N savings. In the second approach, trend models were fitted for total yield datasets with covariates in addition to spatial models. For each on-farm trial, distinct combinations of trend and spatial models were selected. Most mean differences were not significant despite site-specific N reduction (7…24 kg N ha-1). These approaches provide basics to derive profound methods for analysis of on-farm trials with spatial data.