TY - JOUR A1 - Hoenicka, Markus A1 - Kaspar, Marcel A1 - Schmid, Christof A1 - Liebold, Andreas A1 - Schrammel, Siegfried T1 - Contact-free monitoring of vessel graft stiffness - proof of concept as a tool for vascular tissue engineering JF - Journal of tissue engineering and regenerative medicine N2 - Tissue-engineered vessel grafts have to mimic the biomechanical properties of native blood vessels. Manufacturing processes often condition grafts to adapt them to the target flow conditions. Graft stiffness is influenced by material properties and dimensions and determines graft compliance. This proof-of-concept study evaluated a contact-free method to monitor biomechanical properties without compromising sterility. Forced vibration response analysis was performed on human umbilical vein (HUV) segments mounted in a buffer-filled tubing system. A linear motor and a dynamic signal analyser were used to excite the fluid by white noise (0-200 Hz). Vein responses were read out by laser triangulation and analysed by fast Fourier transformation. Modal analysis was performed by monitoring multiple positions of the vessel surface. As an inverse model of graft stiffening during conditioning, HUV were digested proteolytically, and the course of natural frequencies (NFs) was monitored over 120 min. Human umbilical vein showed up to five modes with NFs in the range of 5-100 Hz. The first natural frequencies of HUV did not alter over time while incubated in buffer (p = 0.555), whereas both collagenase (-35%, p = 0.0061) and elastase (-45%, p < 0.001) treatments caused significant decreases of NF within 120 min. Decellularized HUV showed similar results, indicating that changes of the extracellular matrix were responsible for the observed shift in NF. Performing vibration response analysis on vessel grafts is feasible without compromising sterility or integrity of the samples. This technique allows direct measurement of stiffness as an important biomechanical property, obviating the need to monitor surrogate parameters. Copyright (C) 2016 John Wiley & Sons, Ltd. KW - ANEURYSMS KW - ARTERIES KW - Biomechanics KW - BIOREACTOR KW - BLOOD-VESSELS KW - BYPASS GRAFTS KW - CONSTRUCTS KW - design KW - extracellular matrix KW - human umbilical vein KW - IN-VITRO KW - MECHANICAL-PROPERTIES KW - proteolysis KW - small calibre graft KW - vascular tissue engineering Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1002/term.2186 VL - 11 IS - 10 SP - 2828 EP - 2835 PB - Wiley ER - TY - JOUR A1 - Kaspar, Marcel A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Mayer, Wolfgang T1 - Ion-Molecule Reaction for the Selective Detection of Hydrocarbons in Diesel Exhaust Gas JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - The hydrocarbons present in the diesel exhaust gas are analyzed. A mass spectrometer is used for the measurements, and it operates on the basis of an ion-molecule reaction. This method is especially suitable because it is selective, is as free of fragments as possible, and is highly sensitive to the species that need to be measured. The study shows that numerous hydrocarbons in diesel exhaust gas can be identified. In particular, three molecules, ethyne, ethene and propene, were analyzed online in-depth on an engine test bench under different engine operating conditions. KW - Diesel exhaust gas KW - Hydrocarbons KW - Ion-molecule reaction KW - Mass spectrometry Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201700075 VL - 90 IS - 6 SP - 826 EP - 834 PB - WILEY-VCH ER - TY - CHAP A1 - Kaspar, Marcel A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Differenzierte Kohlenwasserstoffanalytik im Dieselabgas bei verschiedenen Motorbetriebszuständen T2 - 12. FAD-Konferenz „Herausforderung – Agbasnachbehandlung für Dieselmotoren“, 12, 2014, Dresden N2 - Die für Dieselfahrzeuge gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte bezüglich der Schadstoffkomponenten Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid können nur durch den Einsatz eines Diesel-Oxidationskatalysators erfüllt werden. Um erhöhte Emissionen infolge eines geschädigten Katalysators zu vermeiden, gilt es, dieses abgasrelevante Bauteil auch während des Betriebes zu überwachen. Die zukünftigen gesetzlichen Anforderungen an die Überwachung erfordern ein Verfahren das eine zuverlässige und hochgenaue Diagnose zulässt. Deshalb entwickelt eine Forschungsgemeinschaft aus Industrieunternehmen und Hochschulen einen neuartigen Kohlenwasserstoffsensor zur hochgenauen Analyse von unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgasstrang. Hierfür ist die Kohlenwasserstoffzusammensetzung des Dieselabgases bei verschiedenen Motorbetriebszuständen zu ermitteln. Zur differenzierten Untersuchung der Kohlenwasserstoffkomponenten wurde in der Arbeit ein Massenspektrometer eingesetzt, das mit chemischer Ionisation arbeitet. Anhand eines Abgasscreenings konnte eine Reihe von Kohlenwasserstoffen (Alkane, Alkene, Alkine, Alkadiene und aromatische Kohlenwasserstoffe) identifiziert werden, die typisch für das Dieselabgas stehen. Die Moleküle Ethin, Ethen und Propen wurden gezielt betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass bei kalten Betriebsbedingungen diese drei Komponenten etwa die Hälfte der Gesamtkohlenwasserstoffkonzentration ergeben. Ein weiterer Punkt der Untersuchungen war die Diesel-Partikelfilter-Regeneration. Wie erwartet, lassen sich Kohlenwasserstoffmoleküle mit höheren Massen feststellen, die auf unverbrannten Dieselkraftstoff zurückzuführen sind. Anhand der Ergebnisse zeigte sich.dass sich das mit chemischer Ionisation arbeitende Massenspektrometer hervorragend für ein Abgasscreening eignet. Zahlreiche Kohlenwasserstoffe konnten identifiziert werden, die repräsentativ für das Dieselabgas stehen. Es sollten Moleküle bei verschiedenen Motorbetriebsbedingungen untersucht werden, die einen möglichst großen Anteil an der Gesamtkohlenwasserstoffkonzentration besitzen. Die Auswahl fiel aufgrund der gemessenen Massenspektren, vor und nach dem Diesel-Oxidationskatalysator, auf die Komponenten Ethin, Ethen und Propen. Zudem kann bei diesen Molekülen eine Masseninterferenz mit anderen Abgaskomponenten ausgeschlossen werden. Im unteren Teillastbereich und kaltem Motor machen diese Kohlenwasserstoffe bis zu 50%, gemittelt über alle Messstellen vor, im und nach dem Diesel-Oxidationskatalysator, der Gesamtkohlenwasserstoffkonzentration aus. Bei betriebswarmem Motor reduziert sich ihr Anteil auf ein Drittel Die höchste Konzentration unter den drei Komponenten besitzt dabei Propen. Mit steigendem Drehmoment nimmt der Anteil dieser drei Komponenten fortlaufend ab,was dafür spricht, dass Moleküle mit höheren Massen einen höheren Anteil einnehmen. Die Kohlenwasserstoff-Emissionen bewegen sich bei diesen Motorbetriebspunkten mit betriebswarmem Katalysator jedoch bereits bei sehr niedrigen Werten. Während der untersuchten Diesel-Partikelfilter-Regeneration mit späten Nacheinspritzungen zur Abgastemperaturerhöhung lassen sich Moleküle mit höheren Massen nachweisen. Diese sind typisch für die Reinkomponente Dieselkraftstoff. Der Anteil von Ethin, Ethen und Propen an der THC-Konzentration beträgt dann ca. 40%. KW - Alkadiene KW - Alkane KW - aromatische Kohlenwasserstoffe KW - Betriebsbedingung KW - Dieselabgas KW - Dieselkraftstoff KW - DIESELMOTOR KW - Ethen KW - Ethin KW - Ionisation KW - Kohlenmonoxid KW - Kohlenwasserstoffe KW - Massenspektrometer KW - Oxidationskatalysator KW - Propen KW - Schadstoff KW - Überwachung Y1 - 2014 SP - 45 EP - 59 PB - Förderkreis Abgasnachbehandlungstechnologien für Verbrennungskraftmaschinen (FAD) e.V. ER - TY - CHAP A1 - Kaspar, Marcel A1 - Kleiner, Florian A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Online-Analyse und Optimierung der Schmierölverdünnung bei direkteinspritzenden Ottomotoren T2 - 7. VDI-Fachtagung mit Fachausstellung Zylinderlaufbahn, Kolben, Pleuel : Baden-Baden, 03. und 04. Juni 2014 N2 - Bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung besteht beim Kaltstart, den Warmlaufphasen und auch durch den Einfluss anderer Parameter wie z. B. des Einspritzzeitpunkts oder des Einspritzdrucks die Problematik, dass Kraftstoff an die Zylinderlaufbahn aufgetragen wird und sich mit dem Motoröl vermischen kann. Eine Verstärkung dieses Kraftstoffauftrags ist unter anderem der Verschiebung der Motorbetriebspunkte zu höheren Mitteldrücken und damit einem Wirkungsgrad optimaleren Betrieb geschuldet. Eine Veränderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Motoröls durch die Verdünnung mit Kraftstoff ist die Folge. Durch die Verringerung der Viskosität des Motoröls kann es zu einer verminderten Schmierwirkung des Öls kommen, die im schlimmsten Fall zur Schädigung des Motors führt. Existierende Offline-Analysemethoden die zeitintensive Laboranalysen nach sich ziehen, als auch Online-Messverfahren die nicht den technischen Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit und einer kurzen Messdauer entsprechen, stellen aktuell die einzigen Messmethoden zur Bestimmung der Schmierölverdünnung dar. Durch neue Entwicklungstrends bei Ottomotoren ist es jedoch unbedingt notwendig, die Mechanismen des Kraftstoffein- und -austrags in das und aus dem Motoröl genauer zu untersuchen. Mit der an der OTH Regensburg neu entwickelten Messtechnik wurde eine Vorgehensweise erarbeitet, mit der die zeitlichen Verläufe des Kraftstoffein- und -austragsverhaltens bei Ottomotoren quantitativ in kurzer Zeit bestimmt und optimiert werden können. Especially at cold start and the warm-up operation GDI engines have an issue with oil dilution. Parameters such as injection timing and injection pressure impact the entry of fuel in the engine oil as well. With the adjustment of engine operating points to higher mean effective pressures resulting in downsizing concepts also an additional increase of fuel entry occurs. Fuel gets into the oil pan and is mixed with the engine oil so that the physical and chemical properties of the engine oil are changed. With the reduction of engine oil viscosity due to fuel entry a reduced lubricating effect can be caused. In the worst case damage to the engine occurs, To determine oil dilution online and offline measurement methods exist. A rather long analysis time in the laboratory is a disadvantage of the offline methods. Online methods are not correlating with technical requirements in terms of accuracy and a short measurement time. New trends in the development of gasoline engines require investigations of fuel in oil sorption and desorption processes. A new measurement technique which is developed at the OTH Regensburg enables to determine quantitative fuel in oil sorption and desorption processes. With this technique a procedure was generated to measure the oil dilution at gasoline engines and optimize them in a short time. KW - Direkteinspritzerottomotor KW - Direkteinspritzung KW - Kaltstart KW - Kraftstoff KW - Motoröl KW - Online-Analyse KW - Online-Messverfahren KW - Ottomotor KW - Viskositätsverringerung Y1 - 2014 SN - 978-3-18-092230-0 SP - 65 EP - 77 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf ER -