2023 StuFoExpo

© Anne Jaschan

Exploring Family Predictors Using a Latent Growth Curve Model

Parental bonding has a critical impact on child development and the mental well-being of parents and children. This study addresses a research gap by examining bonding trajectory classes with the inclusion of various potential predictor variables of trajectory class membership during the postpartum period in a community-based sample.

Data was obtained from the longitudinal cohort study DREAM, including 1,761 mothers and 1,128 fathers. Bonding was assessed at 8 weeks, 14 months, and 24 months postpartum. Growth Mixture Modeling was used to identify trajectory classes of bonding difficulties in the maternal and paternal samples, respectively. Multinomial regression examined potential predictors of trajectory class membership, including parental mental health factors, subjective birth experience, child temperament, family characteristics, and sociodemographic characteristics.

Analyses revealed "low-steady," "recovering," and "aggravating" bonding trajectory classes in both the maternal and paternal samples. Parents in the "recovering" and "aggravating" classes experienced fluctuating levels of clinically significant bonding difficulties over time. Maternal predictors included depressive, obsessive-compulsive, and hostility symptoms, as well as subjective birth experience, and child temperament, while paternal predictors encompassed subjective birth experience, child temperament, multiparity, and age.

This study challenges the notion of bonding as a stable phenomenon by identifying non-steady trajectories. Understanding these trajectories and their predictors provides valuable insights for crafting more efficient interventions and support systems aimed at fostering positive parental bonding.

• Click here for the poster: Understanding parental bonding

Bilder

Following the introduction of an Electronic Lab Notebook with biopsychological parameters

© Anne Jaschan

Immer mehr Unternehmen setzen neue Informations- und Kommunikationstechnologien (ICTs) an ihrem Arbeitsplatz ein. Um zu überprüfen, wie sich die Einführung neuer ICTs am Arbeitsplatz auf die Stressbelastung auswirkt, wurden Mitarbeitende des Sonderforschungsbereichs 205 in Würzburg und Dresden über einen Zeitraum von 17 Monaten bei der Einführung eines elektronischen Laborbuchs (ELN) im Würzburger Labor begleitetet.      

Verschiedene Mixed-Effects-Multilevel-Modelle wurden verwendet, um die Auswirkungen der ELN-Einführung auf das chronische subjektive (N = 46; Perceived Stress Scale; Schneider et al., 2020[1]) und objektive (N = 41; vagal-mediierte HRV, vmHRV) Stressniveau der Mitarbeitenden zu bewerten. Alter, Geschlecht und Einstellungen zur Digitalisierung wurden als Kovariaten in die Analyse einbezogen.      

Insgesamt führte die ELN-Einführung zu einem signifikanten Anstieg des subjektiven chronischen Stressniveaus in der Experimentalgruppe. Im Gegensatz dazu konnten keine signifikanten Zusammenhänge zwischen vmHRV und der ELN-Einführung gefunden werden und weder Geschlecht noch Einstellungen zur Digitalisierung zeigten signifikante Einflüsse.          
 
Organisationen mit ELN-Implementierungsplänen sollten daher frühzeitig präventive Maßnahmen ergreifen, um mögliche Anstiege in den subjektiven Stressniveaus ihrer Mitarbeitenden abzumildern.

Literatur:

[1] Schneider, E. E., Schönfelder, S., Domke-Wolf, M. & Wessa, M. (2020). Measuring stress in clinical and nonclinical subjects using a German adaptation of the Perceived Stress Scale. International Journal of Clinical and Health Psychology, 20(2), 173–181. https://doi.org/10.1016/j.ijchp.2020.03.004

• Hier gelangen Sie zum Poster: Digitalization always a benefit?

Bilder

Studie von der tri-linearen Kopplung von Higgs-Bosonen mittels der ssWWhjj Detek-torsignatur

© Anne Jaschan

Die Forschung in der Elementarteilchenphysik befindet sich in einer Präzisions-Ära, in der die vom Standardmodell der Teilchenphysik vorhergesagten Eigenschaften der Teilchen und deren Wech- selwirkungen so genau wie möglich gemessen werden. Etwaige Abweichungen würden Anhaltspunkte liefern, bisher nicht Erklärtes zu verstehen.   

Gerade die Eigenschaften des Higgs-Mechanismus und des Higgs-Bosons sind besonders interessant, da diese für die Masse vieler Elementarteilchen verantwortlich sind. Diese Forschungsarbeit beschäftigt sich mit der Selbst-Wechselwirkung des Higgs-Bosons.              

Durch die Bestimmung bzw. Eingrenzung der Kopplungsstärke dieses Prozesses sind Schlussfolgerungen auf die Stabilität des Universums möglich. Dieser Prozess kann in verschiedenen Detektorsignalen gemessen werden: (1) in der Erzeugung von zwei Higgs-Bosonen und (2) in der Streuung von zwei Vektorbosonen mit Higgs-Erzeugung und zwei Jets. Bisher wurde (1) schon vielfach untersucht. In dieser Arbeit wird geprüft, ob (2) mit bisherigen Ergebnissen mithalten und diese im besten Fall ergänzen kann.  

Dafür werden Simulationen von Detektorsignalen erzeugt, validiert und analysiert. Dadurch kann eine Projektion erstellt werden, was von den Messdaten in 10 Jahren zu erwarten ist. Es gibt erste Hinweise, dass Ergebnisse in der Eingrenzung der Kopplungsstärke in der gleichen Größenordnung der bisherigen Analysen erreicht werden können. 

Im Rahmen der StuFoExpo 2023 wird ein Zwischenfazit nach 6 Monaten Arbeit vorgestellt.

Bilder

© Anne Jaschan

Eine Interventionsstudie

Kindliches Fieber ist einer der häufigsten Gründe, warum Eltern das Gesundheitssystem in Anspruch nehmen (vgl. Schwarz 2019[1]). Eine Studie von Kerdar et al. (2021[2]) zeigt, dass dabei die Sorge um das Wohlbefinden des Kindes, die Angst vor den Auswirkungen und Komplikationen wichtige Gründe für eine ärztliche Vorstellung sind. Damit geht eine Belastung des Gesundheitssystems einher.

Bisher existieren in Deutschland nur eine Informationsbroschüre und eine Fieber-App zur Unterstützung der Eltern in ihrem Fiebermanagement, deren Nachhaltigkeit weiter evaluiert werden müssen (vgl. Himbert et al. 2023[3]).

In dieser Studie wurde daher die Effektivität eines Aufklärungsvideos zum Thema Fiebermanagement bei Kindern geprüft. Im Rahmen einer Interventionsstudie wurden Eltern befragt, die mindestens ein Kind im Alter von 0-12 Jahren haben. Die Eltern erhielten einen Onlinefragebogen, in welchem ein vom Forscher:innenteam produziertes Video integriert war. Anschließend wurden von den Eltern weitere Fragen beantwortet. Insgesamt nahmen 408 Personen an der Befragung teil, womit die Studie repräsentativ für Deutschland ist.

Es konnte eine positive Veränderung in den Antworten verzeichnet werden. Nach dem Sehen des Videos erkannten die Befragten zum einen die Nützlichkeit von Fieber und zum anderen die Wichtigkeit, fiebersenkende Medikamente nach dem Wohlbefinden des Kindes und nicht nach Höhe der Temperatur zu verabreichen.

Literatur:

[1] Schwarz, B. (2019). Fieber bei Kindern. In: Pflege professionell. Das Magazin. 5. Jg., H. 16. Online: https://pflege-professionell.at/fieber-bei-kindern

[2] Kerdar, S. H. et al. (2021). Cross-sectional study of parental knowledge, behaviour and anxiety in management of paediatric fever among German parents. BMJ Open. http://dx.doi.org/10.1136/bmjopen-2021-054742

[3] Himbert, C. et al. (2023). Aufklärung von Eltern zu Fieber im Kindesalter. Evaluation der Wirkung einer Informationsbroschüre. In: Klinische Pädiatrie. https://doi.org/10.1055/a-1988-1033

• Hier gelangen Sie zum Poster: Fiebermanagement bei Kindern

Bilder

"Motor Imagery" is a paradigm used in non-invasive electroencephalography, particularly in the neurorehabilitative treatment of stroke patients.

© Anne Jaschan

This study describes the experimental procedure for acquiring a database of electroencephalography signals recorded from 30 healthy young adults (aged 18-25) and 30 healthy older adults (aged 45 and above). Using these real-time signals, it was possible to control a hand exoskeleton. The system's performance in recognizing mental activity for exoskeleton control was measured and analyzed in the time and frequency domain. Additionally, the training data was used for calibrating an artificial intelligence model, and online validation data allowed the evaluation of participants' motor ability and signal recognition time.

In summary, the time-frequency analysis showed higher activity in older participants compared to younger ones.

Bilder

© Anne Jaschan

The poster presents and describes the technical implementation of the project - a full body embodied social exergame called "Exercise - Water Air Fire Earth" or "E-WAFE"[1] in short, developed by an interdisciplinary team of three students in the scope of a practical course module.

The design decisions were aimed at creating immersive, longtime engaging gamification of exercise with social interaction, utilizing new technologies and motivating people to exercise for physiological health as well as connecting people by indulging in social play. The networked, full body tracked (Virtual Reality headset, two controllers and three trackers) gameplay, involving exercises such as squatting and shadowboxing, implemented with a machine learning based approach, creates an immersive experience for currently two players.

Literature:

[1] The published paper can be accessed via https://doi.org/10.1145/3505270.3558375

• Click here to see the poster: "E-WAFE": A Full Body Embodied Social Exergame

Bilder

© Anne Jaschan

Abfall, insbesondere aus Kunststoffen, stellt uns vor Herausforderungen des verantwortungsvollen Umgangs mit unserer Umwelt. Verpackungsmüll im Lebensmittelbereich ist ein aktuelles und zentrales Thema in unserer Gesellschaft, viele neue Regelungen und Bemühungen streben eine Minimierung dessen an.

Das Ziel der Forschungsarbeit ist eine stoffliche und kaskadische Nutzung im Sinne der Bioökonomie von landwirtschaftlichen und gartenbaulichen Reststoffen. Dies soll regionale Stoffkreisläufe schließen und kostengünstige, kompostierbare Verpackungen im Agrarsektor für Kleinunternehmen ermöglichen. In dieser Arbeit wird ein Teilgebiet dieser Reststoffnutzung im Bereich der Speisepilzanzucht untersucht.

Die abgeernteten Speisepilzsubstrate von Kräuterseitling und Shiitakepilzen werden gesammelt, getrocknet, stofflich aufbereitet und anschließend zu Verpackungen für die Speisepilze vor Ort verarbeitet. Es werden hierbei aus der Holz- und Faserwerkstofftechnik bekannte Prozesse genutzt, wie die Zerkleinerung in Mühlen, Verpressung der Vliese in Heiß- und Kaltpressen, sowie der Formgebung in Pressgesenken. Die Ansprüche an den Prozess sind eine möglichst einfache und kostengünstige Technologiekette zu entwickeln, die auch auf andere landwirtschaftliche und gartenbauliche Betriebe übertragen werden kann.

• Hier gelangen Sie zum Poster: Entwicklung kompostierbarer Verpackungen

Bilder

Entwicklung eines Satelliten für sehr niedrige Erdorbits zur Vermeidung von Weltraumschrott

© Anne Jaschan

Im Rahmen des Projekts wird ein Erdbeobachtungssatellit für sogenannte Very-Low-Earth-Orbits entwickelt. Mit einer geplanten Flughöhe von 250 km über der Erdoberfläche fliegt dieser deutlich tiefer als herkömmliche Satelliten. Dadurch ergibt sich eine höhere Auflösung der Erdbeobachtungskamera an Bord des Satelliten.          

Im Gegensatz zu Satelliten auf höheren Orbits verglüht dieser Satellit nicht erst nach einigen Jahrzehnten, sondern wenige Wochen nach Missionsende, wodurch kein Weltraumschrott hinterlassen wird. Die geringe Belastung mit kosmischer Strahlung im Very-Low-Earth-Orbit ermöglicht zudem die Verwendung von COTS (commercial of the shelf) Elektronik. Somit eröffnen sich neue Möglichkeiten, wie zum Beispiel rechenintensives On-Board-Processing. Zur Ermöglichung der niedrigen Flughöhe wird ein neuartiges aerodynamisches Lageregelungssystem des Satelliten als essentiell betrachtet. Auf die Entwicklung und Erprobung dieses Systems legt dieses Forschungsprojekt besonderen Schwerpunkt.       

Im Rahmen der FOSTER[1] Förderung konnten weitere Erfahrungen in der Satellitenentwicklung gesammelt werden. Dabei wurden wesentliche Fortschritte bei der Satellitenstruktur, bei Deploy-Mechanismen und einer Testanordnung für Vakuumkammertests erzielt. Der Prototyp des Satelliten, der aus diesem Projekt hervorgegangen ist, wird auf der StuFoExpo vorgestellt.

[1] https://tu-dresden.de/zill/das-zentrum/projekte/programme-forschungsorientiertes-lernen-und-lehren/foster

Bilder

Atmosphärisches Niedertemperaturplasma bietet eine gute Möglichkeit, mehrphasige

© Anne Jaschan

Reaktionen katalytisch anzuregen. Um die Ausbeute solcher Prozesse zu erhöhen, wurde ein neues Verfahren entwickelt und in modularen Prototypen umgesetzt und validiert. Das entwickelte Prototypkonzept hat aufgrund seines Designs und seiner Funktionalität viele Vorteile. Insbesondere bietet das System ein Spektrum an Möglichkeiten für Entwicklungsprozesse oder wissenschaftliche Untersuchungen komplexerer einphasiger und mehrphasiger Reaktionen.            

Die Technologie bietet einen einfachen Zugang für interdisziplinäre Anwendungen in den Bereichen Prozessindustrie, Chemie, Wasseraufbereitung, Landwirtschaft, Lebensmittel- und Konsumgüterindustrie sowie Medizintechnik. Der Prototyp des ZPPK-Reaktorsystems kann mit geringem Kostenaufwand eingesetzt und modifiziert werden.         

Für die technische Realisierung eines Zwei-Phasen-Plasmakatalyse-Reaktors (ZPPK-Reaktors) wurde in der Diplomarbeit ein Proof of Concept durchgeführt. Die Funktionalität des Verfahrens eines ZPPK-Reaktors wurde nachgewiesen und der Einfluss der Prozessdaten auf die Eigenschaften von Plasma aktiviertem Wasser untersucht.       

In einer zuvor durchgeführten Machbarkeitsstudie wurde das Prinzip eines ZPPK-Reaktors zur Funktionalisierung einer Flüssigkeit, dessen mögliche Anwendungsfelder, sowie die technische Umsetzung theoretisch dargelegt.

Die Ergebnisse wurden bereits mehrfach international und national auf Kongressen und Workshops präsentiert und prämiert.

• Hier gelangen Sie zum Poster: Modular two-phase plasma catalyst reactor

Bilder

© Anne Jaschan

Verkehr ist ein Thema, bei dem jeder mitreden will. Besonders an roten Ampeln (Lichtsignalanlagen – LSA) kann man sich (mindestens) manchmal des Gefühls nicht erwehren, dass man hier umsonst steht. Genau da setzt die Arbeit an.

Ziel war der Erkenntnisgewinn zum Stand der Technik hinsichtlich des Einsatzes von variabler Zeitlückenbemessung an lichtsignalgeregelten Knotenpunkten (Grünzeitverlängerung).

Methodisch wurde vorrangig eine klassische Literaturrecherche durchgeführt, ergänzt durch einige Experteninterviews.

Besonders interessant war der Punkt, an dem festgestellt wurde, dass das Thema bislang nicht wirklich wissenschaftlich untersucht wurde. Daraufhin wurde ein Quervergleich von Regelwerken einiger Nationen durchgeführt, welche durchaus unterschiedliche Empfehlungen geben.

Im Ergebnis konnte somit festgestellt werden, dass seit Jahrzehnten gültige Regelwerte nur auf möglicherweise veralteter Empirie bestehen und damit das Optimum stark verfehlen könnten. Es besteht weiterer Forschungsbedarf, zum Beispiel hinsichtlich einer Potentialanalyse zu variabler Zeitlückenbedingungen.

Bilder

© Anne Jaschan

Ein Transektansatz

Die Masterarbeit ist Teil eines studentisch initiierten Projekts mit insgesamt drei Abschlussarbeiten. Das Ziel ist es, einen möglichen Baumarteneffekt von Abies alba (Mill.) auf den Bodenkohlenstoff (SOC) von Waldstandorten im Vergleich zu Picea abies ([L.] Karst.) zu untersuchen.

Hintergrund
Böden könnten als größter aktiver terrestrischer C-Vorrat zur Bewältigung des Klimawandels beitragen. Die Mechanismen hinter C-Speicherung und -Dynamik sind noch nicht vollständig erforscht. Fichtenreinbestände sind von Schadereignissen gefährdete. Durch den Verlust des Waldinnenklimas wird die CO2 Emission aus oberen Bodenschichten in die Atmosphäre gefördert, weshalb große SOC-Vorräte unter Fichte gefährdet sind. Durch eine ,,Climate smarte“ Baumartenwahl mit tiefer Durchwurzelung könnte mehr SOC in tiefen Bodentiefen angereichert werden, was den Schutz des SOC-Vorrates gegenüber klimawandelbedingter CO2-Freisetzung erhöht.

Methodik
2x2 Paarvergleich (2x Fichte, 2x Weißtanne) auf armem und mittlerem Standort. Zur Untersuchung vom quantitativen Zusammenhang zw. C aus Wurzelstreu und SOC-Vorrat wurde Transekt-artiges Rasterdesign verwendet. Die Tiefenschichten (Auflage, 0,1; 0,3; 0,6 und Stammabstände 0,65; 1,50; 2,15 m wurden betrachtet. Je Baumart und Standort wurden 4 Transekte angelegt (∑16). Die Parameter: C-Vorrat, Wurzelmasse, Menge von Cutin-, Suberin-Biomarker, pH-Wert, KAK, Textur & pedogene Oxide wurden betrachtet.

Vorläufige Ergebnisse
Unter den Weißtannenbeständen wurden im Vergleich zu den Fichtebeständen summiert über den Mineralboden signifikant höhere Bodenkohlenstoffvorräte sowie signifikant höhere Wurzelmassen festgestellt. Der Effekt der Wurzelmasse auf den Kohlenstoffvorrat war aber nicht signifikant. Die Biomarker, welche mehr Aufschluss über die Rolle und Verteilung des Kohlenstoffs aus den Wurzeln geben könnten, sind noch nicht verfügbar. Ausgehend von den vorläufigen Ergebnissen kann trotzdem festgehalten werden, dass der Waldumbau mit Weißtanne den Bodenkohlenstoffvorrat im Untersuchungsgebiet signifikant erhöhte und die Weißtanne daher einen Beitrag leisten kann, den Klimawandel zu bewältigen.

Bilder

© Anne Jaschan

A Panel Data Approach

Die Digitalisierung staatlicher Informations- und Serviceleistungen – kurz: e-Government – ist verbunden mit zahlreichen Motivationen: die Reduktion von Kosten, Verstärkung von Transparenz und die verbesserte Zugänglichkeit staatlicher Einrichtungen für Bürger:innen. Mit den potentiellen Vorteilen von e-Government geht auch die Hoffnung einher, dass das Vertrauen der Bürger:innen in ihre Regierung gestärkt werden kann.

Die Forschung zur Auswirkung von e-Government auf Vertrauen steckt noch in den Kinderschuhen. Insbesondere weist die vorhandene Literatur zu diesem Thema eine Forschungslücke in Bezug auf länderübergreifende Studien mit Paneldatensätzen auf. Die Arbeit greift diese Lücke auf.

Es wird eine empirische Analyse durchgeführt, um die Frage zu beantworten, ob e-Government einen Einfluss auf das Vertrauen der Bürger:innen in die Regierung hat. Dafür wird eine Regressionsanalyse mit einem Datensatz mit 41 Ländern über einen Zeitraum von 12 Jahren in Zweijahresschritten analysiert. Als theoretische Grundlage wird erstmalig das Prinzipal-Agent-Model detailliert auf die Beziehung zwischen Bürger:innen und Staat im Kontext von e-Government angewendet. Aus diesem Model werden die Hypothesen abgeleitet, dass e-Government im Allgemeinen und bestimmte Meilensteine im Speziellen (hier: e-ID), das Vertrauen der Bürger:innen in den Staat steigern.

Beide Hypothesen können empirisch jedoch nicht bestätigt werden. In einem Robustheitstest zeigt sich sogar ein negativer Zusammenhang zwischen e-ID und Vertrauen in den Ländern des Europäischen Wirtschaftsraumes. Die Arbeit liefert sowohl für theoretische als auch für empirische nachfolgende Forschung eine wertvolle Grundlage.

• Hier gelangen Sie zum Poster: E-Government and Trust in Government

Bilder

Type I interferonopathies are rare systemic inflammatory disorders characterized by dysregulated type I interferon (IFN) signaling, leading to autoinflammation and autoimmunity. In this study, we aimed to establish a measurement method for the type I interferon signature in patients with autoinflammatory diseases and clinical conditions displaying chronic IFN activation.

The study involved addressing several research objectives, including identifying a suitable nonhuman calibrator for normalization in quantitative polymerase chain reaction (qPCR) and selecting optimal reference genes for the calculation of the IFN score in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) and fibroblast samples. We also assessed the expression patterns of 14 type I interferon-inducible genes (ISGs) and two pro-inflammatory cytokines to identify potential biomarkers for type I interferonopathy and systemic lupus erythematosus (SLE).

Additionally, a control cohort was established to determine the most effective method for calculating the IFN score and propose an optimized pipeline for data analysis and interpretation. The study also included a comparative analysis between the probe-based TaqMan assay and a newly introduced primer-based panel, with the aim of improving diagnostic outcomes.

This comprehensive investigation into the type I interferon signature holds promise for advancing our understanding of autoinflammatory diseases and may lead to improved diagnostic and therapeutic approaches.

• Click here to see the poster: Human type I interferonopathies

Bilder

© Anne Jaschan

on an autonomously driving Formula Student race car

Elbflorace[1] is a student association at TU Dresden. Every year, around 100 students design, construct, manufacture and test a prototype racing car that has been able to drive purely electrically since 2010 and autonomously since 2018. At the end of each season, we compete in international events in Central Europe against other teams from all over the world. Formula Student is a place for research and innovation and the first place of application for the research results of students:

Building your own optical ground speed Sensor Launch control of race cars often relies on wheel speeds, accelerometers and GPS data. However, calculating lateral and longitudinal speeds results in drift, noise and high latency or inaccuracies in important scenarios like hard acceleration and braking. We self-developed a cheap alternative to commonly available ground speed sensors (like Kistler's Correvit SFII) which supplies low noise and drift-free lateral and longitudinal velocities at latencies below 5ms. We achieve this by filming the ground using a 500FPS high-speed camera and matching consecutive images onto each other. The final velocities are calculated from the image displacement. Validation of this sensor is done on a real Formula Student car in acceleration and steady cornering scenarios as well as on a typical Formula Student race track.

[1] https://elbflorace.de/

• Click here for the poster: Development of an Optical Ground Speed Sensor

Bilder

Water quality is threatened by micropollutants and microplastics. Since conventional wastewater treatment plants are not able to effectively remove these micropollutants, they end up in nature where they can exert negative effects on various organisms. Our project aims to tackle the challenge of micropollutants by developing a diatom-based remediation platform.

In using a method called live-diatom silica immobilization (LiDSI), we were able to engineer the diatom Thalassiosira pseudonana to express and in vivo immobilize the enzymes laccase and FAST-PETase into its silica cell wall for the very first time. These enzymes are able to degrade major pollutants: pharmaceuticals like diclofenac and sulfamethoxazole, and PET-microplastic, respectively. To ensure biological safety in a future application, cells are lysed and the biocatalytically active biosilica isolated to then be employed as a filter material. Being based on a unicellular, phototrophic organism, our remediation platform may present a renewable, cost-efficient and scalable solution to micropollution.

Team members: Wilbrink, Anne-Katrin; Radde, Johannes; Frank, Matthias; Thomas, Lanny Seraphim; Kievets, Aleksandra; Fietze, Tobias; Sabha, Mona; Breitenberger, Caroline

• Click here to see the poster: DRIP - Diatom-based Remediation via Immobilized Proteins

Bilder