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Quantitation of nasal development in the early prenatal period using geometric morphometrics and MRI: a new insight into the critical period of Binder phenotype
Authors: Katsube Motoki , Yamada Shigehito , Miyazaki Reina , Yamaguchi Yutaka , Makishima Haruyuki , Takakuwa Tetsuya , Yamamoto Akira , Fujii Yosuke , Morimoto Naoki , Ito Tsuyoshi , Imai Hirohiko , Suzuki Shigehiko 
Published: July 2017

AbstractObjectivesDisturbance of the development of the nasal septum in the early prenatal period causes congenital facial anomalies characterized by a flat nose and defects of the anterior nasal spine (ANS), such as Binder phenotype. The present research aimed to assess the development of the nasal septum and the ANS with growth in the early prenatal period.MethodsMagnetic resonance images were obtained from 56 specimens. Mid‐sagittal images were analyzed by using geometric morphometrics for the development of the nasal septum, and angle analysis was performed for the development of the ANS. Additionally, we calculated and visualized the ontogenetic allometry of the nasal septum.ResultsOur results showed that the nasal septum changed shape in the anteroposterior direction in smaller specimens, while it maintained an almost isometric shape in larger specimens. Furthermore, mathematical evidence revealed that the maturation periods of the shapes of the ANS and the nasal septum were around 12 and 14 weeks of gestation, respectively.ConclusionThe anteroposterior development of the nasal septum is specific until 14 weeks of gestation, and it is important for nasal protrusion and the development of the ANS. Therefore, the disturbance of such development could induce low nasal deformity, including Binder phenotype. © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
Autonomous aerial navigation using monocular visual‐inertial fusion
Authors: Lin Yi , Gao Fei , Qin Tong , Gao Wenliang , Liu Tianbo , Wu William , Yang Zhenfei , Shen Shaojie 
Published: July 2017

AbstractAutonomous micro aerial vehicles (MAVs) have cost and mobility benefits, making them ideal robotic platforms for applications including aerial photography, surveillance, and search and rescue. As the platform scales down, MAVs become more capable of operating in confined environments, but it also introduces significant size and payload constraints. A monocular visual‐inertial navigation system (VINS), consisting only of an inertial measurement unit (IMU) and a camera, becomes the most suitable sensor suite in this case, thanks to its light weight and small footprint. In fact, it is the minimum sensor suite allowing autonomous flight with sufficient environmental awareness. In this paper, we show that it is possible to achieve reliable online autonomous navigation using monocular VINS. Our system is built on a customized quadrotor testbed equipped with a fisheye camera, a low‐cost IMU, and heterogeneous onboard computing resources. The backbone of our system is a highly accurate optimization‐based monocular visual‐inertial state estimator with online initialization and self‐extrinsic calibration. An onboard GPU‐based monocular dense mapping module that conditions on the estimated pose provides wide‐angle situational awareness. Finally, an online trajectory planner that operates directly on the incrementally built three‐dimensional map guarantees safe navigation through cluttered environments. Extensive experimental results are provided to validate individual system modules as well as the overall performance in both indoor and outdoor environments.
Breaking the Cycle: Cumulative Disadvantage in Literacy
Authors: Northrop Laura 
Published: July 2017

AbstractThis research used a mixed‐methods framework to investigate cumulative disadvantage in literacy, specifically focusing on the differences between early struggling readers who recover and early struggling readers who continue struggling. Quantitative analysis used the Early Childhood Longitudinal Study, Kindergarten Class of 1998–1999 (ECLS‐K), whereas qualitative data came from in‐depth interviews with 42 teachers. This research suggests three main findings about cumulative disadvantage in reading: (1) Cumulative disadvantage is not the only pathway available for students with early difficulties in reading; (2) recovery is based on alignment of child, home, and school factors; and (3) schools can act as a site of intervention to disrupt the cumulative disadvantage trajectory through the use of high‐quality instruction and high‐quality intervention.
XPS valence band study of Na‐silicate glasses: energetics and reactivity
Authors: Nesbitt H. W. , Bancroft G. M. , Ho R. 
Published: July 2017

High‐resolution X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS) of valence bands of vitreous silica (SiO2(vit)), and Na‐silicate glasses are divisible into 3 sub‐bands. These are the O 2s band, the lower valence band (LVB), and the upper valence band (UVB). Many peaks of the LVB and UVB have line widths (full width at half maximum) of 1.2–1.7 eV, which are commensurate with widths of core level O 1s lines, indicating weak dispersion of these valence band peaks. Two types of oxygen exist in the glasses. There is oxygen bridging 2 Si atoms (bridging oxygen [BO]), and O bonded to Si and Na (nonbridging oxygen [NBO]). The addition of Na to siliceous glasses diminishes electronic density of states of the LVB and enhances density of states of the UVB, a consequence of quenching Si‐BO σ‐bonds of the LVB, creating Si‐NBO σ‐bonds in the UVB, and creating atomic‐like O 2px,y nonbonding orbitals at the top of the UVB or highest occupied molecular orbitals. The process destabilizes the valence bands of the glasses by 2 to 6 eV per Si‐NBO bond formed. All orbitals are destabilized with increased Na2O content. There is effectively complete transfer of Na 3s electrons to NBO but this charge is redistributed among all atoms of the tetrahedron via the 4 Si‐O σ bonds (sp3‐O 2px character). The BE of the Si 2p line decreases more rapidly with Na2O content than any other line monitored, and this preferential accumulation of negative charge on Si causes Si‐O bonds to become weaker through decrease in the force constant of the bonds. The durability of Na‐silicate glasses decreases in response. The destabilization of the highest occupied molecular orbitals makes the Na‐rich glasses more susceptible to attack by reagents such as H+, OH−, and H2O. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
Innovationen im Stahl‐ und Verbundbrückenbau
Authors: Marzahn Gero , Collette Marcell 
Published: July 2017

AbstractDas Straßenverkehrsnetz in Deutschland ist eines der besten und leistungsfähigsten der Welt. Straßen sind die Lebensadern für eine moderne Volkswirtschaft. Als unverzichtbarer Bestandteil der Verkehrsinfrastruktur sorgen sie für Wachstum, Wohlstand und Lebensqualität. Damit die Leistungsfähigkeit erhalten bleibt oder gesteigert wird, ist eine ständige Erhaltung und Erneuerung sowie der Ausbau und die Erweiterung des Verkehrsnetzes erforderlich.Ein modernes Straßenverkehrsnetz ist ohne Stahl‐ und Verbundbrücken nicht denkbar. Diese Bauweisen werden vielseitig eingesetzt, weisen einen hohen Grad an industrieller Vorfertigung auf, sind wirtschaftlich und besitzen eine hohe Lebensdauer. Aufgrund des niedrigen Eigengewichts, der guten Tragfähigkeitseigenschaften und den damit verbundenen großen Spannweiten ist der Werkstoff Stahl im Bereich des Großbrückenbaus stark vertreten. Aber auch kleinere Brücken lassen sich mit Stahl gut gestalten, wobei Verbundbrücken im Allgemeinen im mittleren Stützweitenbereich eingesetzt werden.Stahl‐ und Verbundbrücken stehen in wirtschaftlicher Konkurrenz zu anderen Bauweisen. Die Wirtschaftlichkeit ist maßgeblich von der konstruktiven Ausführung und von den Lebenszykluskosten abhängig. Dieser Artikel informiert über aktuelle Regelungen, die bei der Konstruktion von Stahlhohlkästen zu beachten sind, über die Entwicklung von neuen Beschichtungssystemen und über die Feuerverzinkung von dynamisch beanspruchten Bauteilen.
Grundinstandsetzung der Müngstener Talbrücke
Authors: Kalameya Jens , Anschütz Michael , Ungermann Dieter , Dipl.‐Ing. Münch 
Published: July 2017

AbstractDie im Jahr 1897 fertiggestellte Müngstener Talbrücke überführt die Eisenbahnstrecke 2675 zweigleisig über das Tal der Wupper. Sie gilt nicht nur in Deutschland bis heute aufgrund ihrer Größe und der eingesetzten Bau‐ und Montagetechnologie als eines der bedeutendsten Bauwerke des Stahlbrückenbaus. Neben ihrer historischen Bedeutung stellt sie eine wichtige Verkehrsverbindung zwischen den Städten Solingen und Remscheid dar. Etwa 120 Jahre Eisenbahnnutzung und Witterungseinflüsse haben zu Schäden am Bauwerk und geänderte Anforderungen der heutigen Regelwerke zu Defiziten in den Bauteilnachweisen geführt, sodass eine Grundinstandsetzung des Bauwerks für eine weitere Nutzung von mindestens 30 Jahren erforderlich wurde. Dieser Beitrag gibt einen Einblick von der Historie bis hin zur gegenwärtig noch andauernden Ertüchtigung dieses bedeutsamen Bauwerks.
Instandsetzung und Verstärkung von Stahlbrücken mit Kategorie‐2‐Schäden
Authors: Kuhlmann Ulrike , Bove Simon , Hubmann Michael 
Published: July 2017

AbstractViele der in den 1960er bis 1980er Jahren erbauten Stahlbrücken, die sich auch heute noch im Netz der Autobahnen und Bundesstraßen in Deutschland befinden, weisen inzwischen gravierende Schäden auf, die nicht selten durch den in den letzten Jahren erheblich gestiegenen Güterverkehr bedingt sind. Zusätzlich sagen die Prognosen einen weiter steigenden Schwerlastverkehr voraus. Hinzu kommt, dass vor allem bei vielen orthotropen Stahlfahrbahnen Details ausgeführt wurden, die heutzutage nicht mehr Stand der Technik sind. Dieser Beitrag legt den Fokus auf so genannte Kategorie‐2‐Schäden, die alle Schäden im Bereich der Längssteifen zusammenfassen. Für diese Schadenskategorie werden unterschiedliche Brückenbaubeispiele aufgezeigt und ihre Sanierungslösungen vorgestellt. Vor allem eine Möglichkeit der Instandsetzung mit mechanischen Verbindungsmitteln wird hierbei näher betrachtet. Diese steht auch in dem aktuell an der Universität Stuttgart durchgeführten Forschungsvorhaben „Sanierung ermüdungsbeanspruchter Längsrippen orthotroper Stahlfahrbahnplatten mit geschraubten Lösungen” im Mittelpunkt der Untersuchungen, von dem erste Ergebnisse vorgestellt werden.
Instandsetzungs‐ und Sicherungsmaßnahmen bei den Rheinbrücken Leverkusen und DuisburgNeuenkamp – ein Zwischenbericht (Teil 1)
Authors: Paschen Michael , Hensen Wolfgang , Hamme Markus 
Published: July 2017

AbstractDie Rheinbrücke Leverkusen wurde 1965 in Betrieb genommen, die Rheinbrücke Duisburg‐Neuenkamp 5 Jahre später. Beides sind Mittelträger‐Schrägseilbrücken mit orthotroper Fahrbahnplatte. Die Brücken sind geschweißte Konstruktionen, die Montagestöße der Rheinbrücke Leverkusen sind weitgehend genietet, die Rheinbrücke Duisburg‐Neuenkamp ist eine der ersten komplett geschweißten Stahlbrücken in Deutschland. Bei beiden Brücken beträgt die Verkehrsbeanspruchung über 100 000 Kfz/d, mit einem großen Anteil von Schwerverkehr (mehr als 10 %). Die Schadensentwicklung bei beiden Brücken betraf in den letzten ca. 5 Jahren nicht nur den Bereich der Fahrbahnplatte, sondern es wurden auch massive Schäden im Quer‐ und Haupttragsystem der Brücke entdeckt. Der Beitrag beschreibt die Schäden, die getroffenen Sicherungs‐ und Instandsetzungsmaßnahem und versucht, erste Schlussfolgerungen zu ziehen.
27. Dresdner Brückenbausymposium mit Verleihung der Wackerbarth‐Medaille
Authors: Stritzke Jürgen 
Published: July 2017

AbstractHerrn Chefredakteur Dr.‐Ing. Karl‐Eugen Kurrer zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmetAls Forum für richtungsweisende Ideen ist das Dresdner Brückenbausymposium fest an der TU Dresden etabliert – national und international. Diese renommierte Veranstaltung ist über 27 Jahre enorm gewachsen und so konnte Prof. Dr.‐Ing. Dr.‐Ing. E.h. Manfred Curbach auch diesmal über 1 400 Teilnehmer begrüßen, obwohl in diesem Jahr kein Deutscher Brückenbaupreis verliehen wurde.Wissenschaftliche Veranstaltungen wie dieses Symposium lenken die positive Aufmerksamkeit auf die Landeshauptstadt Dresden und tragen auch dazu bei, den gesamten Wissenschaftsstandort Dresden im internationalen Wettbewerb noch weiter voranzubringen. Das Institut für Massivbau ist ein hervorragendes Beispiel für eine äußerst erfolgreiche interdisziplinäre Zusammenarbeit. Mit dem Verein C3 – Carbon Concrete Composite e. V. ist hier ein Netzwerk aus mehr als 150 Partnern der Wirtschaft, Wissenschaft und von Verbänden angesiedelt, das an der Weiterentwicklung der Carbon‐Technologie arbeitet. Der Bundespräsident Joachim Gauck zeichnete am 30.11.2016 das Team Prof. Dr.‐Ing. Dr.‐Ing. E.h. Manfred Curbach, Prof. Dr.‐Ing. habil. Peter Offermann und Prof. Dr.‐Ing. habil. Dipl.‐Wirt.‐Ing. Chokri Cherif mit dem Zukunftspreis 2016 aus und ehrte damit seine Forschungsleistung in Carbonbeton, eine korrosionsbeständige und rohstoffsparende Alternative zum Stahlbeton.
Denken in Modellen – Begreifbare Modelle als zentrales Instrumentarium im Werk von Frei Otto
Authors: Möller Eberhard 
Published: July 2017

AbstractDer innovative Architekt, Konstrukteur und Forscher Frei Otto (1925–2015) gilt als eine der weltweit renommiertesten Persönlichkeiten des Bauwesens der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Vieles ist von ihm und über ihn bereits gesagt und geschrieben worden. Zeitlebens oszillierte seine Tätigkeit im Wechselspiel zwischen Suchen und Finden, zwischen Gestalten und Verstehen, zwischen Modellieren und Analysieren, zwischen Konstruktions‐Entwicklung und Natur‐Erforschung. Die bisweilen geäußerte Behauptung, er habe seine innovativen Konstruktionen der Natur abgeschaut, ist dabei so oberflächlich wie unzutreffend. Das wesentliche Werkzeug seines Schaffens war vielmehr das physische, das gebaute, das im wahrsten Sinne des Wortes „begreifbare” physikalische Modell. Etwa 200 seiner zarten, filigranen Arbeits‐ und Forschungsgeräte waren bis zum 12. März 2017 im Karlsruher Zentrum für Kunst und Medien (ZKM) zu sehen.
Long‐term data of reinforced concrete beams subjected to high sustained loads and simplified prediction method
Authors: Reybrouck Nicky , Criel Pieterjan , Van Mullem Tim , Caspeele Robby 
Published: July 2017

In 1967–1985, a research campaign comprising a unique set of long‐term experimental data on concrete beams was conducted in joint collaboration with four Belgian research institutes to determine the influence of creep and shrinkage on the long‐term behavior of reinforced concrete members. The main aim of the research campaign was the determination of the long‐term behavior of cracking and deformations subjected to permanent loads considering the influence of the magnitude of the loads and various reinforcement ratios.The objective of this article is twofold: to provide an overview of the measured data of the reinforced beams of the research campaign, which has never been published before, and to propose a simplified calculation method based on available models in literature that can predict the available measurement data. A simplified calculation model is proposed, which accounts for nonlinear creep strains due to high stresses, shrinkage, aging, and cracking in reinforced concrete beams. This numerical method is based on a cross‐sectional analysis formulated using the layered Euler‐Bernoulli beam theory, allowing fast and accurate predictions of strains, stresses, and deflections as a function of time based on fib Model Code 2010 and EN1992‐1‐1. The measurements of the beams subjected to high permanent loads during a time period of 4 years are compared to the results evaluated with the proposed simplified calculation model. The results show that the proposed simplified calculation method based on the current models of EN1992‐1‐1 and fib Model Code 2010 can predict the long‐term behavior of reinforced concrete beams subjected to high loads in good agreement with the measurements.
Improvement in ethanol productivity of engineered E. coli strain SSY13 in defined medium via adaptive evolution
Authors: Jilani Syed Bilal , Venigalla Siva Sai Krishna , Mattam Anu Jose , Dev Chandra , Yazdani Syed Shams 
Published: July 2017

Abstract
E. coli has the ability to ferment both C5 and C6 sugars and produce mixture of acids along with small amount of ethanol. In our previous study, we reported the construction of an ethanologenic E. coli strain by modulating flux through the endogenous pathways. In the current study, we made further changes in the strain to make the overall process industry friendly; the changes being (1) removal of plasmid, (2) use of low-cost defined medium, and (3) improvement in consumption rate of both C5 and C6 sugars. We first constructed a plasmid-free strain SSY13 and passaged it on AM1–xylose minimal medium plate for 150 days. Further passaging was done for 56 days in liquid AM1 medium containing either glucose or xylose on alternate days. We observed an increase in specific growth rate and carbon utilization rate with increase in passage numbers until 42 days for both glucose and xylose. The 42nd day passaged strain SSK42 fermented 113 g/L xylose in AM1 minimal medium and produced 51.1 g/L ethanol in 72 h at 89% of maximum theoretical yield with ethanol productivity of 1.4 g/L/h during 24–48 h of fermentation. The ethanol titer, yield and productivity were 49, 40 and 36% higher, respectively, for SSK42 as compared to unevolved SSY13 strain.
Moose winter diet components from feces and field feeding signs: consistency and variability related to forage availability and nutritional requirements
Authors: Bao Heng , Dou Hongliang , Ma Yingjie , Liu Hui , Jiang Guangshun 
Published: July 2017

AbstractDiet composition detection of herbivores, relating to feeding strategies, might be influenced by forage availability, geographical variation, and the results of diet estimation also varied in some extent by the different research methods. Therefore, it is difficult to assess how effective various methods of identifying herbivores diet components and their nutritional requirements are. In order to assess the consistency and variability of moose (Alces alces) winter diet composition across a large spatial scale, we compared the results of diet analysis from fecal analysis to those of parallel field survey related to forage availability and crude protein requirements during winter from December to March of 2012, 2013, and 2014 in the Greater Khingan Mountains, China. Our results suggested that: (1) the diet components variability between the two methods exist, and the value of species richness index, shannon wiener index and species evenness index in fecal analysis were greater than in field survey; (2) staple foods (birch, willow and aspen) identified from the two methods exhibited the stable consistency; and the percentage of birch was positive relative to forage availability from both methods; (3) quantitative crude protein of staple food items were different between both method, it was much lower than moose nutritional requirement by fecal analysis, and it was match the nutritional requirement of moose during field survey. These findings suggested that the two methods kept variability in detecting quantitative nutritional components, and only diet composition overlap consistency could not be reflected as quantitative nutritional similarity.
Perceived sleep deficit is a strong predictor of RLS in multisite pain – A population based study in middle aged females
Authors: Stehlik Romana , Ulfberg Jan , Zou Ding , Hedner Jan , Grote Ludger 
Published: July 2017

Abstract

Background
Chronic pain conditions as well as Restless Legs Syndrome (RLS) are known to be associated with subjectively and objectively disturbed sleep. RLS has been recently described as highly prevalent in multisite pain and the role of sleep as a modifying factor in this RLS phenotype is unknown. This study aimed to investigate if perceived sleep deficit and other sleep related parameters predict RLS in subjects with multisite pain.

Current knowledge/study rationale
We have recently demonstrated a strong association between Restless Legs Syndrome (RLS) and number of pain locations. In the current analysis we hypothesized that impaired sleep predicts RLS in subjects with multisite pain.

Method
Questionnaire-based data from 2727 randomly selected women aged 18-64 years were used to analyze RLS symptoms, self-reported sleep quality, and the degree of daytime sleepiness (Epworth Sleepiness Scale (ESS)) in relation to type, degree and localization of body pain. Potential confounders including anthropometrics, pain localization, co-morbidities, and medication were adjusted for in the Generalized Linear Models (GLM).

Results
Perceived sleep deficit ≥90 min (OR 2.4 (1.5-3.8), p < 0.001) and frequent nocturnal awakenings (OR 2.3 (1.4-3.6), p <0.001) were the strongest sleep related predictors for RLS in subjects with multisite pain. Additional factors include prolonged sleep latency (≥30 min, OR 1.8 (1.1-2.8), p = 0.01) and daytime symptoms like elevated daytime sleepiness (ESS score ≥9, OR 1.8 (1.2-2.7), p = 0.005). Accordingly, RLS diagnosis was associated with impaired sleep quality (TST (Total Sleep Time) -8.2 min, sleep latency +8.0 min, and number of awakenings from sleep +0.4, p <0.01). ESS score increased with RLS diagnosis (+0.74, p <0.01) and number of pain locations (0.5, 1.7, and 1.8 for 1, 3, and 5 pain areas, p <0.001). In addition, confounders like pain severity, the history of psychiatric disease, and current smoking were associated with impaired sleep quality in this group of females.

Conclusions
Perceived sleep deficit and sleep fragmentation are the strongest sleep related predictors of RLS in multisite pain. Potential implication of our results are that clinical management programmes of RLS in subjects with multisite pain need to consider both sleep quality and sleep quantity for individually tailored treatment regimes.

Study impact
RLS, pain, and sleep disorders are highly interrelated. Our study strongly suggests that clinical management of RLS in patients with multisite pain needs to consider sleep quality as an independent risk factor.
Ultracondensed Matter by Dynamic Compression
Authors: Nellis William 
Published: July 2017

Dynamic compression is an experimental technique with interdisciplinary uses, ranging from enabling the creation of ultracondensed matter under previously impossible conditions to understanding the likely cause of unusual planetary magnetic fields. Readers can now gain an intuitive understanding of dynamic compression; clear and authoritative chapters examine its history and experimental method, as well as key topics including dynamic compression of liquid hydrogen, rare gas fluids and shock-induced opacity. Through an up-to-date history of dynamic compression research, Nellis also clearly shows how dynamic compression addresses and will continue to address major unanswered questions across the scientific disciplines. The past and future role of dynamic compression in studying and making materials at extreme conditions of pressure, density and temperature is made clear, and the means of doing so are explained in practical language perfectly suited for researchers and graduate students alike.