Ein mathematisches Modell zur Schätzung der Dunkelziffer von SARS-CoV-2-Infektionen in der Frühphase der Pandemie am Beispiel Deutschland und Italien

Zusammenfassung Hintergrund Gerade in der Frühphase einer Pandemie ist es schwierig, verlässliche Zahlen über deren Ausbreitung zu erhalten. Die derzeitige COVID-19-Pandemie und das damit verbundene umfassende, aber nicht vollständige Datenmonitoring bieten die Möglichkeit, die Dunkelziffer der nicht erfassten Fälle zu schätzen. Ziel Vorstellung eines einfachen mathematischen Modells, welches eine frühzeitige Abschätzung der Zahl nichtregistrierter Fälle (Dunkelziffer) ermöglicht. Material und Methoden Es werden die Prävalenzen der gemeldeten Infektionen in verschiedenen Altersgruppen mit Kennzahlen der altersabhängigen Kontaktzahlen kombiniert. Daraus wird für jede Altersgruppe eine korrigierte Prävalenz abgeleitet, mit der dann die Dunkelziffer geschätzt werden kann. Ergebnisse Unser Modell berechnet für Mitte April 2020 in Deutschland insgesamt 2,8-mal so viele Infektionen wie die Zahl der registrierten Infektionen (Fälle). Für Italien ergibt sich Mitte April 2020 ein Faktor von 8,3. Die daraus abgeleiteten Fallsterblichkeiten betragen 0,98 % für Deutschland und 1,51 % für Italien, welche deutlich näher zusammenliegen als die rein aus den zu dem Zeitpunkt vorhandenen Meldezahlen abgeleiteten Fallsterblichkeiten von 2,7 % und 12,6 %. Diskussion Die aus dem Modell abgeleitete Dunkelziffer kann die unterschiedlichen Beobachtungen in den Fallsterblichkeiten und der Zustände in der Frühphase der COVID-19-Pandemie in Deutschland und Italien zu einem großen Teil erklären. Das Modell ist einfach, schnell und robust implementierbar und kann gut darauf reagieren, wenn die Meldezahlen hinsichtlich der Altersstruktur nicht repräsentativ für die Bevölkerung sind. Wir empfehlen, dieses Modell für eine effiziente und frühzeitige Schätzung nichtgemeldeter Fallzahlen bei zukünftigen Epidemien und Pandemien in Betracht zu ziehen.

Simulation von VOC-Emissionssequenzen unter Zuhilfenahme des Hybridmodells/Simulation of VOC emission sequences by means of the hybrid model

Emissionsuntersuchungen unterschiedlichster Materialien auf mensch- und umweltgefährliche flüchtige organische Verbindungen (volatile organic compounds, VOC) weisen auf ein zeitabhängiges Emissionsverhalten hin. In der vorliegenden Arbeit wurde anhand eines Vorhersagemodells ein prinzipieller Trend von Emissionskonzentrationen berechnet und mit empirisch ermittelten Daten unterlegt. Zunächst wurde auf Basis von vorliegenden Daten eine Clusterung von VOC vorgenommen und infrage kommende Faktoren aufgegriffen, die einen Einfluss auf das Emissionsverhalten von VOC haben können. Danach wurde eine Priorisierung der Einflussfaktoren auf der Grundlage experimen- teller Beobachtungen und publizierter Daten vorgenommen. Anhand eines stark emittierenden polymeren Materials wurden beispielhaft, unter Verwendung einer Emissionsprüfkammer, Emissionskonzentrationsmessungen durchgeführt. Im Anschluss wurden über ein mathematisches Modell die grafischen Verläufe simuliert. Die realen Daten belegten das Rechenmodell, seine prinzipielle Anwendbarkeit und die vorgenommene Clusterung.

Laser-Doppler-Dehnungssensor / Laser-Doppler strain gauge

ZusammenfassungIn diesem Beitrag stellen wir einen Lasersensor vor, der die mechanische Dehnung bei der Betriebsfestigkeitsprüfung in Schwingprüfmaschinen kontaktlos misst. Die Auslenkungen an zwei nebeneinanderliegenden Messpunkten in der Dehnungsrichtung werden mit dem Sensor interferometrisch erfasst. Die Differenzauslenkung bezogen auf den Abstand der beiden Messstellen entspricht der Dehnung. Im Vergleich zum Stand der Wissenschaft zeigen wir einen verbesserten Sensoraufbau und ein erweitertes mathematisches Modell. Außerdem werden erstmals Testmessungen mit unserem Versuchsaufbau durchgeführt. Schließlich bestimmen wir den Beitrag des Rauschens, der sich mit unserer derzeitigen Signalverarbeitung ergibt. Unsere jetzige Realisierung erlaubt eine Auflösung der Dehnungsmessung von 0,02 ‰ bei einer Bandbreite von 1,25 kHz.

Entwurf eines kontaktlosen interferometrischen Dehnungssensors / Design of a contactless interferometric strain gauge

Zusammenfassung In diesem Beitrag wird ein interferometrischer Sensor vorgestellt, der eine mechanische Dehnung mit Hilfe einer differentiellen Laser-Doppler-Messung auf einer technischen Oberfläche kontaktlos misst und für die Betriebsfestigkeitsprüfung entworfen wurde. Der kompakte Sensor erfasst die Auslenkungen an zwei nebeneinanderliegenden Messpunkten in der Ebene senkrecht zu der durch eine Empfangslinse definierten optischen Achse (in-plane). Die Differenzauslenkung bezogen auf den konstanten Abstand der Messstellen entspricht der mittleren Dehnung zwischen beiden Messpunkten. Die Anwendung des Dehnungssensors in der Betriebsfestigkeitsprüfung erfordert eine Dynamik der Dehnung von 0,001 bis 3 Promille. Ein mathematisches Modell wurde für den Entwurf eines optimalen optischen Aufbaus und für die Ermittlung der theoretischen physikalischen Auflösungsgrenze des Sensors erarbeitet. Wir stellen in diesem Beitrag unser Modell und ein optimiertes Sensordesign vor.

Die Methode der Finiten Elemente

Das Buch vermittelt Neueinsteigern, Anwendern und Entscheidungsträgern einen Überblick über Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen der FE-(Finite-Elemente-)Methode. Es erklärt die Arbeitsweise der zugehörigen Programme auf leicht verständliche Art und beschreibt die Voraussetzungen und Vorgehensschritte für den erfolgreichen und effizienten Einsatz in der Ingenieurpraxis. Dabei wird besonders darauf Wert gelegt, das physikalische Problem als ein mechanisch/mathematisches Modell so einfach wie möglich, aber so genau wie nötig zu simulieren, die aussagekräftigen Ergebnisse aus der Berechnung zu selektieren und diese kritisch auszuwerten bzw. kompetent zu interpretieren. Die zahlreichen, einfach gehaltenen, anwendungsspezifischen Beispiele aus einer breiten Palette von Problemen mit Praxisbezug regen den Leser zum selbständigen Üben an.-