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Blödorn, Victoria;
Die experimentelle Bestimmung der notwendigen Vertäubung im Rahmen der Sprachaudiometrie bei einseitig ertaubten und mit Cochlea-Implantat versorgten Patienten. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Zielsetzung: Ziel dieser Arbeit ist die experimentelle Bestimmung der korrekten Vertäubung einseitig ertaubter und mit Cochlea-Implantat (CI) versorgter Patienten. Dafür wurden in einer Studie drei Vertäubungsparameter und deren Einfluss auf die Sprachverständlichkeit (SV) betrachtet. Auf Grundlage der Ergebnisse sollten Empfehlungen zur Durchführung der sprachaudiometrischen Untersuchungen dieser Patientengruppe formuliert werden. Methodik und Material: Die SV von 19 einseitig ertaubten und CI-versorgten Probanden (11 männlich, acht weiblich; 11 trugen CI rechts, acht links; Altersdurchschnitt: 55,5 Jahre) wurde in zwei Phasen einer Studie und in Abhängigkeit vom verwendeten Kopfhörer (supra-aural (saKH) und circumaural (caKH)), Maskierungsgeräusch (weißes (wR) und selbsterstelltes Rauschen (sR)) und -pegel bestimmt. Zusätzlich dazu wurde über einen Fragebogen die subjektive Höranstrengung und der Tragekomfort der Kopfhörer untersucht. Ergebnisse: Alle Messergebnisse wurden zur Evaluierung der Vertäubung miteinander verglichen. Im Gegensatz zu den caKH, war die SV bei den Messdurchgängen mit dem saKH ab 40 dB effektiver Vertäubung von der Wahl des Vertäubungsgeräusches abhängig. Insbesondere im Messdurchgang mit saKH und sR blieb die SV auf jedem effektiven Vertäubungspegel konstant bei 60-70 %. Die Auswertung des Fragebogens ergab eine durchschnittliche subjektive Höranstrengung von 4 (mittlere Anstrengung). Diskussion: Es können keine allgemeingültigen Empfehlungen zur Durchführung der Sprachaudiometrie bei einseitig ertaubten und CI-versorgten Patienten auf Grundlage der Studienergebnisse formuliert werden. Die in dieser Studie ermittelte Unabhängigkeit der SV im Messdurchgang mit saKH und sR sollte mit größerer Probandenzahl bestätigt werden. Weiterhin scheint die subjektive Höranstrengung nicht direkt durch die untersuchten Vertäubungsparameter beeinflusst zu werden, doch aber durchaus für die Bestimmung der SV relevant zu sein.



Schwindt, Esther;
Validierung eines Extremitätenphantoms für die Elektromyostimulation. - Ilmenau. - 83 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Als Folge des demographischen Wandels und des gestiegenen Gesundheitsbewusstseins ist davon auszugehen, dass die Bedeutung aktivierender Methoden wie Elektromyostimulation (EMS) in den Bereichen Rehabilitation und Fitnesstraining weiter zunehmen wird. Die kurzen Trainingseinheiten mit EMS können Anwender allerdings dazu verleiten, länger und häufiger als nötig zu trainieren, was eine Muskelüberbeanspruchung nach sich ziehen kann. Die simultane Aufzeichnung eines Elektromyogramms (EMG) liefert Informationen über die tatsächliche Muskelkontraktion und den Ermüdungszustand des Muskels, mit denen ein kontrollierter Einsatz der EMS gewährleistet werden kann. Ausgangspunkt dieser Arbeit ist der Wunsch, Artefakte wie den Stimulationsimpuls der EMS im EMG-Signal mithilfe der Aufzeichnung einer Artefaktreferenz an einem Phantom zu reduzieren. Durch den Einsatz eines Phantoms könnten unabhängig von der Verfügbarkeit von Probanden Untersuchungen zu den Wirkungen von Parametervariationen der EMS durchgeführt werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, ein Oberarmphantom unter den Anwendungsbedingungen der EMS zu validieren. Gewebephantome, die die dielektrischen Eigenschaften menschlichen Gewebes für den Niederfrequenzbereich nachbilden sollen, wurden konzipiert und anhand zweier Schichtphantome mit den Gewebearten Haut, Fett, Blut und Muskel evaluiert. Während eines der beiden Schichtphantome besonders zur Nachahmung der Leitfähigkeit geeignet ist, wurde das zweite speziell auf eine bessere Abbildung der Permittivität ausgelegt. Mithilfe dieser Schichtphantome wurde die Kombination der Messeinheiten EMS und EMG hinsichtlich verschiedener Kriterien getestet. Als ein wichtiges Ergebnis dieser Arbeit wurde die gute Übereinstimmung zwischen einer EMG-Messung am Menschen und einer EMG-Messung am stimulierten Phantom nachgewiesen, sodass der Einsatz der entwickelten Phantome für Untersuchungen im Anwendungsbereich der EMS empfohlen werden kann.



Dyroff, Johannes;
Auswahl und Qualifizierung eines Sensors zur Interaktionskraftmessung zwischen Exoskelett und Nutzer. - Ilmenau. - 41 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Nicht nur in der Industrie, sondern auch in Medizin und anderen Bereichen werden immer mehr Exoskelette eingesetzt. Sie sollen uns helfen, Arbeit einfacher und mit weniger Belastung für den Körper durchzuführen. Um sich zu stellen, dass unerwünschte Interaktionskräfte vermieden und gewünschte Interaktionskräfte verstärkt werden, soll die Bewegung geregelt werden. Dafür ist es wichtig, diese Interaktionskräfte zu messen. Für diese Messungen werden verschiedene Messprinzipien eingesetzt. Jetzt soll, für eine wirtschaftliche Umsetzung, eine günstige Alternative gefunden werden, die gleichzeitig die Anforderungen an eine solche Messung erfüllt. Dafür werden in dieser Arbeit bisherige Ansätze für solche Lösungen verglichen und aus diesen, allgemeine Prinzipien entwickelt. Mit Hilfe von entwicklungsmethodischen Ansätzen wird dann eines der Prinzipien ausgewählt und eine Anleitung für einen zukünftigen Versuchsaufbau erstellt, welcher überprüfen soll, ob die gestellten Anforderungen erreicht werden können.



Wetzel, Sebastian;
Ein Beitrag zur Ansteuerung des Exoskelett-Systems AMULETT mittels Oberflächen-Elektromyographie unter Nutzung von Open-Source-Hardware. - Ilmenau. - 61 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Bewegungen des menschlichen Körpers werden durch die Skelettmuskulatur ermöglicht. Die Erfassung von Oberflächen-Elektromyographie-Daten erlaubt es die Muskelaktivität der beteiligten Muskeln dabei zu betrachten. Dieses Wissen kann möglicherweise dazu genutzt werden, eben jene Bewegungen vorherzusagen und damit sogenannte Exoskelette zur Bewegungsunterstützung anzusteuern. In dieser Arbeit wird ein Messaufbau konzipiert, um die Aktivität von Musculus biceps brachii, Musculus triceps brachii und Musculus deltoideus während der Flexion und Extension des Ellenbogens zu betrachten. Ziel dessen ist den Einfluss des Musculus deltoideus auf diese Bewegungen zu bestimmen. Anhand dessen wird auf Grundlage einer Literaturrecherche ein Ansteuerungskonzept entwickelt, welches den Einfluss des Musculus deltoideus als zusätzlichen Input berücksichtigt. Um die Gesamtkosten im Hinblick auf eine spätere Nutzung im breiten industriellen Umfeld niedrig zu halten, wird sich auf die Nutzung von Open-Source Hardware konzentriert. Die Messungen an drei Probanden zeigen, dass sich die Betrachtung der Muskelaktivität des Musculus deltoideus bei der Ellenbogenflexion und -extension aufgrund eines gemessenen zeitlichen Versatzes zu der Aktivität von Musculus biceps brachii und Musculus triceps brachii als mögliche Prädiktionshilfe durchaus als nützlich erweisen kann, besonders bei der Betrachtung der Messungen mit höheren Lasten. Sowohl das Messsetup als auch die für die Ansteuerung des Exoskelett-Systems erstellten Algorithmen benötigen noch einige Optimierungen, dennoch zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die Prädiktion der Bewegung unter Einbezug des Musculus deltoideus und günstiger Open-Source-Hardware erfolgreich sein kann.



Elsayed, Mohamed;
Ein Beitrag zur Erfassung der Kinematik des menschlichen Rumpfes mittels Inertialmesssystemen. - Ilmenau. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

In dieser Arbeit wurde ein System zur Aufzeichnung und Analyse von Bewegungen der Wirbelsäulen entwickelt. Das System besteht aus zwei Inertialmesssystemen, die auf einem T-Shirt in Höhe des Schulter- und oberhalb des Beckengürtels angebracht wurden. Die Auswertung der Daten erfolgt mittels Arduino-Mikrocontroller und einem Laptop. Die grundlegende Eignung des Messkonzepts wurde mittels einem flexiblen Standard-Winkelmesser getestet. Zur Validierung des kompletten Messsystems wurde an einem Probanden der Bewegungsraum der Wirbelsäule untersucht. Diese wurde experimentell mit dem System gemessen und parallel als Video aufgezeichnet. Die Auswertung der Videos erfolgte mittels der Video-Analyse-Software Kinovea. Die Ergebnisse anhand des eigenen Messsystems als auch aus der Video-Analyse waren vergleichbar und haben die Erwartungen aus der Literatur zum Bewegungsraum der Wirbelsäule bestätigt. Weiterhin wurden erste Experimente zur Analyse der Bewegung der Wirbelsäule in dynamischen Situationen durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde bei einem Probanden die Bewegung der Wirbelsäule beim normalen Gehen aufgezeichnet. Anschließende erfolgte die gezielte Störung der Beweglichkeit der Wirbelsäule beim Gehen mittels Kinesio-Tape und Gewichten. Die Analyse der ersten Ergebnisse konnte noch keine eindeutigen Unterschiede zwischen dem normalen und gestörten Gang zeigen. Zu diesem Zweck sind eine weitere Validierung und Optimierung des Systems sowie weitere Experimente erforderlich.



Karmrodt, Marvin;
Nutzerevaluation der Gamifizierung von Fitnessübungen für ein Elektromyostimulationstraining in einer virtuellen Realität. - Ilmenau. - 82 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Bewegungsmangel ist ein weit verbreitetes Problem in der modernen Gesellschaft. Um dem entgegenzuwirken, wird bei dem Projekt VR-EMS versucht, eine effektive Trainingsmethode zu schaffen, welche durch das Einbringen von Gamificationelementen die Motivation zum Sport steigert. Damit sich die jeweilige Sportübung für den Betroffenen nach einem Spiel anfühlt, sind Erkenntnisse über Gamificationelemente notwendig, um diese effektiv gestalten zu können. In dieser Arbeit wurde sich zuerst systematisch mit den Grundlagen zu Elektromyostimulation, virtuelle Realität, Evaluationen und Gamification auseinandergesetzt. Da sich in dieser Evaluation für einen Fragebogen entschieden wurde, liegt der Fokus im Grundlagenteil auf der Erstellung eines Fragebogens, insbesondere auf der Formulierung der Fragen und das Vermeiden möglicher negativ auswirkender Antworttendenzen. Es wurden insgesamt 12 Probanden rekrutiert. Die gesammelten Daten wurden zusammengefasst, teils visualisiert und ausgewertet. Aufgrund des kleinen Stichprobenumfangs gelten die Ergebnisse nur innerhalb der Stichprobe und lassen sich nur bedingt auf die Grundgesamtheit übertragen. Dennoch liefert diese Arbeit einen Beitrag an der Erforschung der Elemente und widmet sich sowohl der Effektivität als auch der Gestaltung der einzelnen Elemente. Die Probanden bewerteten Abzeichen gefolgt von Herausforderungen am besten. Dabei sollten Abzeichen jedoch präzise und transparent formuliert sein. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass Avatare besser bewertet wurden von Probanden, welche mehrmals die Woche Sport machen. Aufgrund der Probandenanzahl konnten nicht derart viele Typen von Spieler und Sportler untersucht werden wie angedacht. Dahingehend lässt diese Arbeit noch Raum für weitere Evaluationen.



Erhebung und Evaluierung zukunftsfähiger mechatronischer Konzepte an einer Oberkörper-Mensch-Maschine-Schnittstelle für das Exoskelett Cray X. - Ilmenau. - 160 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Um Exoskelette in naher Zukunft stärker auf Nutzende und ihren Eigenschaften anzupassen sowie eine höhere Entlastung zu erzielen, besteht eine Möglichkeit in der Integration geeigneter aktiver oder passiver Elemente. Damit kann eine Optimierung des Tragekomforts und der Funktionalität erreicht werden. Das Ziel in der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung und Evaluierung von zukunftsfähigen mechatronischen Anwendungen zur Steigerung der gesamtheitlichen Effizienz des Exoskeletts Cray X auf Basis einer im Prototypenstatus befindlichen neuartigen Oberkörperanbindung sowie einer bespielhaften Umsetzung von drei Konzepten. Dazu wurde die folgende Forschungsfrage gestellt: „Durch welche integrierbaren mechatronischen Anwendungen in der neuartigen Oberkörperanbindung des Cray X kann die gesamtheitliche Effizienz des Exoskeletts gesteigert werden?“ Zur Beantwortung dieser Frage wurde zu Beginn die neue Oberkörperanbindung betrachtet und mögliche Problemstellungen identifiziert. Auf dieser Grundlage wurden vier prägnante Optimierungspotentialen der Oberkörperanbindung ermittelt und eine Recherche über Lösungs-möglichkeiten dazu durchgeführt. Im Anschluss erfolgte auf Basis der VDI-Richtlinie 2221 eine Präzisierung der Aufgabenstellung, die Ermittlung von Funktionen und Teilfunktionen, die Suche nach Teillösungen und der Entwicklung von Lösungsprinzipien. Mit der anschließenden Bewertung dieser Prinzipien wurden die drei vielversprechendsten Konzepte identifiziert. Diese Konzepte wurden im nachfolgenden Schritt ausgearbeitet und bewertet. Das Ergebnis dieser Arbeit sind drei Konzepte zur Steigerung der gesamtheitlichen Effizienz des Exoskeletts Cray X mit der dazugehörigen Dokumentation aller Teilschritte.



Heller, Robert;
Entwurf eines Konzeptes zur Gamifizierung von Elektromyostimulationstraining in einer virtuellen Realität. - Ilmenau. - 72 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Elektromyostimulation (EMS) stellt eine effektive und zeitsparende Methode des Krafttrainings dar. Oftmals ist es aber mit unangenehmen Empfindungen verbunden oder Nutzern fehlt die Motivation zum Trainieren. Aus diesem Grund soll das EMS-Training in eine virtuelle Realität (VR) eingebunden und durch Elemente der Gamifizierung spielerischer gestaltet werden, sodass es sich auch für eine Heimanwendung eignet. Ziel der Arbeit war der Entwurf eines Konzeptes für die Rahmenbedingungen der EMS, die Einbindung in eine VR und die Gamifizierung des Trainings. Eine Literaturrecherche wurde durchgeführt, um die wichtigsten Grundlagen der verwendeten Technologien und Methoden zu erarbeiten. Insbesondere geeignete Trainingsübungen, die Bedingungen für Immersion in einer VR-EMS-Kombination und Elemente der Gamifizierung standen dabei im Fokus. Auf Basis dieser Informationen wurde ein sechswöchiges Trainingskonzept erstellt und gamifiziert. Insgesamt wurden zwölf Trainingseinheiten konzipiert, die für die Stimulation jeweils nur 10˜min bis 15˜min in Anspruch nehmen. Inhalt des Trainings ist das Aufheben von virtuellen Objekten in der VR, deren Masse durch gezielte EMS simuliert wird, wodurch zugleich ein Trainingseffekt für die Muskulatur erzeugt wird. Die Intensität soll über die Anwendungen hinweg stetig steigen, der Nutzer kann sie jedoch bis zu einem gewissen Grad individualisieren. Die Sicherheit und der Komfort des Nutzers haben dabei höchste Priorität. Der Trainingsablauf wurde durch Gamifizierungselemente wie Punkte, Level oder Herausforderungen spielerisch gestaltet. Das erstellte Konzept soll als Grundlage für weitere Forschungen und empirische Untersuchungen dienen. Eine Ergänzung des Konzepts um weitere Bewegungsabläufe und dazu passende Stimulationsmuster ist für eine kommerzielle Verwendung notwendig. Ebenso sollten einige Parameter der Gamifizierung präzisiert werden.



Jegelka, Chiara;
Nutzung von einstellbaren, nichtlinearen Nachgiebigkeiten in aktiven Exoskelett-Systemen. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Bei der Entwicklung von aktiven Exoskelett-Systemen liegt der Fokus auf Anwendersicherheit und Biokompatibilität. Eine Möglichkeit, diese Anforderungen zu erfüllen, besteht in der Nutzung von Nachgiebigkeiten in der Aktorik solcher Systeme. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist eine Konzeptentwicklung auf Grundlage der systematischen Aufbereitung einer Recherche zum Stand der Technik zu einstellbaren und/oder nichtlinearen Nachgiebigkeiten. Die Vorteile der Nutzung von Nachgiebigkeiten nach dem Vorbild des menschlichen Skelettmuskels werden anhand eines Konzepts demonstriert. Das Konzept wird durch ein mechanisches Modul umgesetzt. Basis des entwickelten Moduls stellt ein passiver Übertragungsmechanismus in Kombination mit einer linearen Zugfeder dar. Eine geeignete Methode zur Validierung des Konzepts wurde gewählt und umgesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass das entwickelte passive Modul sowohl eine einstellbare als auch nichtlineare Nachgiebigkeit besitzt, die dem Verhalten des Skelettmuskels stark ähnelt. Das Modul kann mit seinem passiven Funktionsprinzip in allen seilgetriebenen aktiven Exoskelett-Systemen eingesetzt werden.



Entwicklung eines Prüfstandes für die Qualifizierung inertialer Messeinheiten. - Ilmenau. - 73 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Inertiale Messeinheiten (engl.: Inertial measurement units, kurz: IMUs) kombinieren verschiedene Sensoren (z.B. 3 Gyroskope und 3 Beschleunigungssensoren) in einem Messsystem auf kleinstem Raum. Bei einer Bewegung lassen sich über die Änderung der Orientierung und der Beschleunigung Informationen über die neue Position ableiten. Eine IMU besitzt also die Fähigkeit ihre Position und Orientierung, in Bezug auf die Ausgangsposition, ohne Hilfe von äußeren Signalen zu bestimmen. Mit den kleinen Abmessungen der MEMS-Sensoren im Mikrometerbereich sind viele neue Anwendungsbereiche für die Sensoren dazugekommen, welche immer höhere Präzision erfordern. In der vorliegenden Arbeit werden, unter Verwendung der Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme (VDI 2206), unterschiedliche Konzepte zur technischen Umsetzung eines Prüfstandes für die Qualifizierung inertialer Messeinheiten vorgestellt und bewertet. Daraufhin wurde ein Pendelprüfstand konzipiert und umgesetzt, welcher die Genauigkeit von IMUs bewerten kann. Abschließend erfolgte eine Validierung des Versuchsaufbaus durch praktische Versuchsdurchführungen.



Laube, Stefan;
Systematisierung des Stands der Wissenschaft und Technik von Handprothesen und -exoskeletten. - Ilmenau. - 58 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Mit dieser Arbeit wurde eine Systematisierung von Unterstützungs- und Ersatzlösungen für die menschliche Hand erarbeitet. Dabei wurden sowohl aktive als auch passive Systeme zur Unterstützung (Exoskelette und Orthesen) wie auch zur Substitution (Teil- und Vollprothesen) betrachtet. Die Systematisierung wurde ausgehend von einer Beschreibung der Nutzung und Funktionsweise der menschlichen Hand und des allgemeinen Aufbaus von Unterstützungs- und Ersatzlösungen durchgeführt. In die Recherche wurden marktverfügbare Lösungen wie auch Entwicklungen und Prototypen aus Forschung und Entwicklung einbezogen. Die Systematisierung erfolgte bei den über eine qualitative Online-Recherche ermittelten Systeme und Lösungen anhand selbstaufgestellter Gestaltungskriterien und Kategorien. Wesentlich war dabei die Anwendbarkeit und Verfügbarkeit von Informationen über den Erfüllungsgrad. Es konnte gezeigt werden, dass es übergreifende Designkriterien gibt, die weitgehend von allen gefundenen Beispielen erfüllt werden wie auch spezielle Ausführungsvarianten, die eine bestimmte Lösung charakterisieren. Die Rechercheergebnisse belegen auch, dass es eine Reihe von Produkten an der Schwelle zur Marktreife gibt, die jedoch den letzten Schritt zur Markteinführung noch nicht geschafft haben oder deren Weiterentwicklung sogar beendet wurde. Ursachen und Lösungsmöglichkeiten dafür müssen in weiteren Untersuchungen gefunden werden.



Cabuk, Yasemin;
Methoden zur Gefährdungsbeurteilung von Arbeitsplätzen. - Ilmenau. - 78 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Eine Zielstellung der Arbeitswissenschaft und Arbeitsmedizin ist die Vermeidung von Gesundheitsschäden bei berufsbedingten Tätigkeiten. Laut der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin gehören die Muskel-Skelett-Erkrankungen zu den häufigsten Gründen eines Arbeitsausfalls in Deutschland. Physische Belastungen sind Ursache, Mitursache oder auch Moderator solcher Beschwerden. Die Folgen von Überbelastungen können Arbeitsunfähigkeit sowie Frühverrentung sein, welche wiederum mit hohen betrieblichen als auch volkswirtschaftlichen Kosten verbunden sind. Zur Gefährdungsbeurteilung von Arbeitsplätzen können die von der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin und der deutschen gesetzlichen Unfallversicherung entwickelten und modifizierten Leitmerkmalmethoden der sechs Belastungsarten dienen. Die Leitmerkmalmethoden gehören zu den speziellen Screening-Methoden. In dieser Bachelorarbeit werden die Unterschiede der zwei Versionen der Leitmerkmalmethode zu den Belastungsarten Heben, Halten und Tragen aus dem Jahr 2001 und 2019 aufgezeigt und verglichen. Dies erfolgt anhand eines ausgewählten realen Arbeitsplatzes. Die Tätigkeit mit ihren einzelnen Arbeitsphasen wird anhand von zwei fiktiven Beispielfällen unter Annahme eines minimalen und eines maximalen Laufwegs beim Bedienen beschrieben. Der Vergleich beider Versionen der Leitmerkmalmethoden zeigt eine effizientere Beurteilung mittels der modifizierten Version aus dem Jahr 2019. Diese ist weniger aufwendig, schneller und einfacher in der Anwendung. Die Ergebnisse ergeben eine gleiche oder höhere Gefährdungsbeurteilung der beruflichen Tätigkeiten mittels der Leitmerkmalmethode aus dem Jahr 2019. Dadurch ist eine sicherere Identifizierung des höchstmöglichen Gefährdungspotenzials gegeben. Zusätzlich werden weitere Verfahren vorgestellt, mit deren Hilfe die Anwendung der Leitmerkmalmethoden unterstützt werden können.



Lee, Hyobin;
Ergonomic workplace assessment for spray painting the photocatalysts and suggestions for improvement. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Die Lynatox GmbH war auf der Suche nach Maßnahmen, welche die wachsende Nachfrage nach ihrem Produkt 'Lynatox Clean Air' erfüllen und gleichzeitig die Arbeitsumgebung für die Mitarbeiter verbessern. In dieser Arbeit wird der Arbeitsplatz für die Beschichtung von Photokatalysatoren bei der Lynatox GmbH untersucht und die damit verbundene physikalische, sowie die psychische Arbeitsbelastung und Arbeitsbeanspruchung der Arbeiter bewertet. Für die ergonomische Evaluierung werden physikalische Methoden - Leitmerkmalmethode bei manuellen Arbeitsprozessen (KIM-MHO), Rapid Entire Body Assessment (REBA), Quick Exposure Checklist (QEC) und Hauttemperaturmessung - und physiopsychologische Methoden - Fragebogen zur Erfassung mentaler Arbeitsbelastungen (FEMA), Flimmerverschmelzungsfrequenz (FFT) und Herzfrequenzmessung mit Dauerleistungsgrenze - durchgeführt. Das Ergebnis zeigt, dass die Arbeiter am Beschichtungsprozess einer hohen Arbeitsbelastung ausgesetzt sind und eine Neugestaltung des Arbeitsplatzes und des Arbeitsprozesses notwendig ist. Eine halbautomatisierte Beschichtungsanlage wird als Verbesserungsmaßnahme vorgeschlagen. Die Steigerung der Produktionsrate wird mit 320 % angenommen und es wird erwartet, dass die Maschine eine deutliche Reduzierung der physikalischen und mentalen Arbeitsbelastung und Arbeitsbeanspruchung bewirkt, indem sie die belastenden Körperbewegungen des Arbeiters übernimmt.



Beyer, Constantin Willem;
Ein Beitrag zur Ermittlung von Gelenkdaten mittels Oberflächen-Elektromyografie unter Nutzung von Open-Source-Hardware. - Ilmenau. - 51 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Oberflächen-Elektromyografie-Daten können dazu genutzt werden, Bewegungen unter Einbeziehung der beteiligten Muskeln zu beschreiben. Dieses Wissen kann möglicherweise genutzt werden, um die Bewegungsintention eines Nutzers zu prädizieren. In dieser Arbeit wird ein Messaufbau konzipiert, mit dem diese These für die Flexion und Extension im Ellenbogengelenk untersucht wird. Als Muskeln werden der Musculus brachioradialis, der Musculus biceps brachii und der Musculus triceps brachii für die Prädiktion untersucht. Ziel der Prädiktion ist die Gelenkwinkeländerung. Um die Gesamtkosten im Hinblick auf eine spätere Finanzierbarkeit für kleine und mittelständische Unternehmen sicherzustellen, wird das gesamte Messsetup mit Open-Source-Hardware realisiert. Die Messungen an drei Proband*innen mit verschiedenen Geschwindigkeiten und Lasten zeigen, dass der Musculus biceps brachii und der M. triceps brachii in einem adaptiven Berechnungsmodell ausreichen, um gute Prädiktionsergebnisse zu erzielen. Besonders, wenn die Elektromyografie-Signale mit höheren Lasten stärker werden, ist die Prädiktion sehr zuverlässig und nah an den wahren gemessenen Werten. Das Bestimmtheitsmaß liegt über alle Messungen im Mittel bei einem Wert von R2 = 0.8052. Wenn die Messungen ohne Last ausgeschlossen werden, steigt das Bestimmtheitsmaß auf R2 = 0.8940. Sowohl das Messsetup als auch die Berechnungsalgorithmen können noch weiter optimiert werden. Dennoch zeigen schon die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die Prädiktion der Gelenkwinkeländerung mit günstiger Open-Source-Technik und nur zwei gemessenen Muskeln erfolgreich sein kann.



Eilers, Paul Felix Maximilian;
Entwicklung eines Konzeptes für die technisch unterstützte anthropometrische Vermessung des Oberkörpers. - Ilmenau. - 76 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Die Anzahl der Einsatzbereiche, in denen anthropometrische Daten angewendet werden können, wächst stetig. In dieser Arbeit werden existierende Konzepte beschrieben und mit der klassischen Anthropometrie verglichen. Anschließend werden Motion-Capture-Daten, die im Rahmen einer Probandenstudie erfasst wurden, verwendet, um anthropometrische Körpermaße zu berechnen. Mit der Verwendung von MATLAB können insgesamt elf anthropometrische Körpermaße aus den Daten berechnet werden. Die berechneten Werte werden Literaturwerten und nach der klassischen Anthropometrie gemessenen Werten gegenübergestellt. Die Abweichungen der Werte voneinander ist dabei nicht konsistent. Auf die Ergebnisse der Datenauswertung folgt abschließend die Methodenkonzeption zur anthropometrischen Vermessung des Oberkörpers mit einem Motion-Capture-Systemen. Die Erkenntnisse der vorherigen Datenanalyse und des Konzeptvergleiches fließen in das erstellte Konzept mit ein.



Sill, Yannick Lee;
Qualifizierung eines Foliendruckmesssystems durch Ermittlung und Überprüfung relevanter Einflussparameter und Ableitung von Empfehlungen zum Handling der Folien im Einsatz. - Ilmenau. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht das Verhalten der Prescale Druckmessfolie der Firma Fujifilm im Hinblick auf Auswirkungen durch die Verwendung dieser in gekrümmtem Zustand. Ergänzend wird das Verhalten bei unterschiedlichem Krümmungsradius, unterschiedlicher Krümmungsrichtung sowie die Auswirkung von Fluiden und unterschiedlicher Belastungsdauer betrachtet. Des Weiteren wird der beim Zuschneiden der Folie abgenutzte Bereich um die Schnittkante näher betrachtet und verschiedene Utensilien zur Trennung der Folie bezüglich ihrer Eignung verglichen. Dafür wurden unter Nutzung vollständig faktorieller Versuchspläne verschiedene Experimente durchgeführt und mithilfe der beigelegten Software und statistischen Mitteln ausgewertet. Zu den beobachteten Auswirkungen der Krümmung gehört eine erhöhte Standardabweichung der gepressten Fläche sowie die Abhängigkeit der Standardabweichung dieser Fläche vom Krümmungsradius. Ein signifikanter Unterschied durch Verwendung unterschiedlicher Krümmungsrichtungen konnte nicht bestätigt werden, jedoch ein hochsignifikanter Einfluss der Belastungsdauer auf den durchschnittlichen Druck. Die Anwesenheit von Flüssigkeit führte zur Störung des Reaktionsprozesses bzw. zum Verlaufen des Farbbildners. Aus den Ergebnissen kann geschlussfolgert werden, dass der Einsatz der Prescale Folien auf gekrümmten Flächen ohne Einschränkung möglich ist. Jedoch gilt es die beobachteten Einflüsse auf die Standardabweichung der gepressten Fläche und weitere Parameter zu berücksichtigen.



Salem, Ahmed;
Aktoren mit variabler Steifigkeit für den Einsatz in aktiven Exoskelett-Systemen. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit dem antagonistischen Aktor mit einstellbarer Steifigkeit. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, den bereits bestehenden "LEVIAKTOR - Muskelgesteuertes Exoskelett zur Kraftunterstützung" Demonstrator in Betrieb zu nehmen und seine Funktionsweise zu analysieren. Das System besteht hauptsächlich aus zwei Servo-Motoren und aus einem Federsystem nach einem antagonischtischen Mechanismus. Die Kraft von den Motoren zum Abtrieb wird anhand eines Riemen weitergeleitet. Die Nachgiebigkeit des Demonstrators beruht auf drei linearen Zugfedern, die im Dreieck angeordnet sind. Zwischen den Motoren und dem Abtrieb wird der Riemen von Zugfedern unterbrochen, welche sich bei Rotation der Motoren in entgegengesetzte Richtung spannen. Die Zugfeder ist in der Strecke zwischen den beiden Motoren in Ruhe ausgedehnt und dient der Kompensation des Längenunterschiedes bei Spannung der beiden anderen Federn. Dazu wurde ein geeignetes Messprinzip entworfen, welches den Hall-Effekt nutzt. Mit Hilfe des Hall-Sensors kann der Auslenkungswinkel des Abtriebs erfasst und ausgewertet werden. Um die mechanischen Eigenschaften des Demonstrators zu charakterisieren, wurden verschiedene Messungen durchgeführt. Für die Auswertung der Messdaten wurde in der Softwareumgebung MATLAB (MathWorks®, Natick, Massachusetts, U.S.A.), ein GUI (engl. Graphical User Interface) und Datenstreamer-Add-In von Excel verwendet. Vorbereitend auf die in dieser Arbeit durchgeführten Versuche wird auf die Daten des Hall-Sensors durch ein Arduino-Uno verarbeitet. Zunächst werden die Grundlagen und der aktuelle Stand dargestellt. Die vorhandene Definition und Eigenschaften des Aktors werden zudem genauer untersucht. Als nächstes wird das verwendete Material und die Methoden zur Vorbereitung des Versuchs veranschaulicht. Dabei liegt der Schwerpunkt auf Charakterisierung der Übertragungsfunktion aus den zwei Servo-Motoren und dem Abtrieb. Aus den sich ergebenden Schlussfolgerungen und Auswertungen konnten anschließend Verbesserungsmöglichkeiten an den bestehenden Demonstator vorgenommen werden, um es als Ellenbogen-Gelenk einzusetzen. Die Verwendung des Ellenbogen-Gelenks bezieht sich anschließend auf den Einsatz in aktiven Exoskellett-Systemen.



Wendt, Eric;
Konzeptentwicklung für eine Mikro-Zellkultivierungsanlage. - Ilmenau. - 93 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Im Projekt SACCA (System for Automated Cell Cultivation and Analysis, z. Dt. System für automatisierte Zellkultivierung und Analyse) wurde auf Basis langjähriger Untersuchung und Forschung des Fachgebietes Biomechatronik der TU Ilmenau in Zusammenarbeit mit weiteren ein automatisiertes System zu Kultivierung und Beobachtung tierischer Knochen und Knorpelzellen entwickelt. Mit dieser Arbeit soll ein Konzept eines Zellkultivierungssystems für Pflanzen- und Hefezellen auf dem aktuellen Entwicklungsstandes des Projekts SACCA unter Einhaltung der mechatronischen Konzeptentwicklung nach VDI 2206 entworfen werden. Hierzu wird eine Analyse des bestehenden Systems bezüglich der neuen Anforderungen vorgenommen, welche auf Basis einhergehender Recherche zum aktuellen Stand der Technik mikrofluider Zellkultivierungssysteme und dem Dialog mit späteren Anwendern erarbeitet werden. Gemäß den erarbeiteten Anforderungen erfolgt eine Ausarbeitung der notwendigen Funktionselemente sowie der funktionalen Zusammenhänge in Bezug auf das Gesamtsystem und der direkten Peripherie. Basierend auf diesen Funktionselementen werden Lösungsansätze mit verschiedenen Varianten erarbeitet, in Bezug auf definierte Kriterien bewertet und als Bestandteil für das Gesamtsystems ausgewählt.



Jabs, Leonie;
Inbetriebnahme und Qualifizierung eines Foliendrucksensormesssystems und Ermittlung der Einsatzmöglichkeiten zu Bestimmung der Nutzerakzeptanz von Exoskeletten. - Ilmenau. - 88 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht das Foliendruckmesssystem PRESCALE der Firma Fujifilm im Hinblick auf eine spätere Verwendung beim Exoskelett LEVIAKTOR zur Überprüfung des Befestigungsdrucks am Oberarm. Dieser Druck darf 30 mmHg nicht überschreiten, um eine Verletzung des Gewebes zu vermeiden. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Foliendruckmesssystem in Betrieb genommen und qualifiziert. Zudem werden die bisherigen Einsatzmöglichkeiten ermittelt und die Anwendungsgebiete abgeleitet. Die Folie wird bereits für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Im medizintechnischen Bereich wird sie hauptsächlich in der Zahnmedizin oder zur Untersuchung von Gelenken angewandt. In Anbetracht der bisherigen Einsatzmöglichkeiten der Druckmessfolie und der Ergebnisse der Versuche zum Verhalten der PRESCALE Folie bei ebenen und unebenen Flächen, wird der Schluss gezogen, dass die Folie sich nicht dazu eignet, um den Befestigungsdruck des Exoskeletts zu bestimmen.



Planitzer, Phillip;
Konzept zur Gewichtsreduktion und Kapselung von Bauteilen eines Wheg-Roboters. - Ilmenau. - 151 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Das Fachgebiet Biomechatronik der TU Ilmenau entwickelt einen geländegängigen Roboter namens TerRoamer für die Exploration potenziell gefährlicher Umgebungen. Anhand der Verwendung von alternationskompensierten Whegs (engl. = Wheel-Legs) soll am Roboter gezeigt werden, dass dadurch die bauartbedingte Erschütterung des Whegs während des Fahrens minimiert und die Hindernistauglichkeit des Roboters verbessert werden kann. Für eine Reduzierung des Leistungsbedarfs für die Mobilität des Roboters werden im Rahmen dieser Arbeit unterschiedliche gewichtsreduzierende Maßnahmen ausgearbeitet und im Hinblick auf ihre Wirtschaftlichkeit miteinander verglichen und bewertet. Des Weiteren wird ermittelt, inwiefern eine Kapselung von Bauteilen gegenüber Schmutz und Wasser am bestehenden TerRoamer umgesetzt werden kann und welche Anforderungen diese Kapselungen erfüllen müssen. Basierend auf den erarbeiteten Ergebnissen wird die Entwicklung, die Kostenrechnung und das teilweise Herstellen der Bauteilkapselungen durchgeführt.



Inbetriebnahme und Qualifizierung eines Foliendrucksensormesssystems und Ermittlung der Einsatzmöglichkeiten zur Bestimmung der Nutzerakzeptanz von Exoskeletten. - Ilmenau. - 88 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht das Foliendruckmesssystem PRESCALE der Firma Fujifilm im Hinblick auf eine spätere Verwendung beim Exoskelett LEVIAKTOR zur Überprüfung des Befestigungsdrucks am Oberarm. Dieser Druck darf 30 mmHg nicht überschreiten, um eine Verletzung des Gewebes zu vermeiden. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Foliendruckmesssystem in Betrieb genommen und qualifiziert. Zudem werden die bisherigen Einsatzmöglichkeiten ermittelt und die Anwendungsgebiete abgeleitet. Die Folie wird bereits für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Im medizintechnischen Bereich wird sie hauptsächlich in der Zahnmedizin oder zur Untersuchung von Gelenken angewandt. In Anbetracht der bisherigen Einsatzmöglichkeiten der Druckmessfolie und der Ergebnisse der Versuche zum Verhalten der PRESCALE Folie bei ebenen und unebenen Flächen, wird der Schluss gezogen, dass die Folie sich nicht dazu eignet, um den Befestigungsdruck des Exoskeletts zu bestimmen.



Piontkowski, Elisabeth;
Konzeption, Durchführung und Auswertung eines sEMG-Messsetups zur Skalierung eines muskuloskelettalen Menschmodells im Schulter-Arm-Bereich. - Ilmenau. - 44 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Muskuloskelettale Erkrankungen waren im Jahr 2017 für 22,5 % in Deutschland aller Arbeitsunfähigkeitstage und damit für 17,2 Mrd. Euro wirtschaftlichen Schaden verantwortlich. Um Arbeitsplätze ergonomischer zu gestalten können digitale Menschmodelle als Ergonomie-Analysetools in der Prozessplanung und -optimierung eingesetzt werden. Allerdings ist deren Validität teilweise noch unklar. Durch diese Arbeit wird eine Grundlage für eine Validierungsstudie des digitalen Menschmodells Anybody Modeling System TM geschaffen. Dafür wird die Hypothese untersucht, dass die Vorhersagen eines Menschmodells zur Muskelaktivierung durch eine probandenbezogene anthropometrische und kinetische Skalierung verbessert werden können. Angelehnt an MVC-Messungen werden für fünf Schultermuskeln der dominanten Seite experimentell Bewegungs- und Belastungsdaten erhoben, um deren maximale Aktivierung zu bestimmen. Das Menschmodell wird mit den aufgenommenen Bewegungsdaten anthropometrisch angepasst. Anschließend wird die Oberkörperkraft mit einen linearen Faktor skaliert, bis die modellierte maximale Muskelaktivierung mit den gemessenen sEMG-Werten annähernd übereinstimmt. Anhand einer statischen Armabduktion bei 110˚ werden die Muskelaktivierungen des unskalierten und des skalierten Menschmodells mit den gemessenen und normierten sEMG-Werten verglichen. Die Skalierung der maximalen Oberkörperkraft mit den linearen Faktor 1,35 führt zu einer Senkung der modellierten Muskelaktivierung um durchschnittlich 24 %. Das An- und Ausschaltverhalten der Muskelgruppen wird dadurch allerdings nicht beeinflusst. Eine einheitliche Annäherung aller modellierten Muskelaktivierungen an die sEMG-Daten wird nicht erreicht, weshalb die anfängliche Hypothese verworfen werden kann



Reuter, Juliane;
Physikalische Einflüsse eines schwingenden Werkzeugs auf den Verbund von Knochenersatzmaterial und Knochenzement. - Ilmenau. - 95 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Bei Revisionsoperationen von Knie- und Hüftgelenken mit zementierter Verankerung besteht bei der Entfernung von Knochenzement ein hohes Risiko der Knochenschädigung. Schnellere, effektivere und gewebeschonender arbeitende Varianten werden gesucht. Einer dieser Ansätze setzt auf den Einsatz ultraschallgestützter Werkzeuge. Mit den Schwingungswerkzeugen werden Ultraschallschwingungen in den Knochenzement eingekoppelt. Durch die übertragene Energie und die Reibung entsteht Wärme. Der Knochenzement wird erweicht, wodurch er leichter zu entfernen ist. Die genauen Auswirkungen der physikalischen Effekte der Schwingungswerkzeuge sind bisher unzureichend erforscht. Ziel der Arbeit ist es, einen Überblick über den aktuellen Stand der Wissenschaft und die verwendeten Untersuchungsmethoden zu schaffen sowie einen Versuchsaufbau zu entwerfen, mit dem weitere Tests bezüglich der Schwingungseffekte durchgeführt werden können. Im Fokus liegen die Wärmeentwicklung und die Strukturänderungen, die durch die Bearbeitung des Knochenzements mit einem Schwingungswerkzeug in und an der Grenzfläche zwischen Knochenzement und Knochenersatzmaterial hervorgerufen werden. Diese beiden Aspekte werden aufgrund ihrer Bedeutung für die Patientensicherheit ausgewählt. Zur Optimierung des Verfahrens sollen die Wärmeentwicklung und die Strukturänderungen im Material in Abhängigkeit von der Schwingungsfrequenz untersucht werden. Der Entwurfsprozess konzentriert sich auf das Aufführen verschiedener Versuchsparameter und die Auswahl und Evaluierung von geeigneten Varianten für die Umsetzung des Versuchs. Anschließend werden Annahmen zu Ergebnissen getroffen und Untersuchungsziele festgelegt.



Bewertung der Eignung von enzymatischen Prozessen zur Aktuierung nachgiebiger Systeme. - Ilmenau. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Enzyme können als Biokatalysatoren chemische Reaktionen um ein Vielfaches beschleunigen. Sind Enzyme bei gasbildenden Reaktionen beteiligt, ist es möglich, in kurzer Zeit große Mengen Gas freizusetzen. In einem geschlossenen System führt dies zu einem starken Druckanstieg. In dieser Arbeit wurden Enzyme und deren chemische Eigenschaften betrachtet und deren Reaktionskinetik als Grundlage zur Druckerzeugung erläutert. Weiterhin werden die Grundzüge nachgiebiger Systeme und Mechanismen charakterisiert und deren Einsatzbereiche sowie Bedarf nach Möglichkeiten nachgiebiger Energieversorgung aufgezeigt. Gasbildende Enzyme wurden mittels einer Anforderungsliste auf ihre Eignung zur experimentellen Druckerzeugung überprüft und eine geeignete enzymatische Reaktion bestimmt. Anhand dieser Reaktion wurde ein Experiment konzipiert, das einen Druckanstieg in einem miniaturisierten starren Druckbehältnis experimentell nachweisen soll. Mit Hilfe des erzeugten Exceltools CATA.CAL soll der zu erwartende Druck dimensioniert und die Versuchsdurchführung erleichtert werden.



Erarbeitung differenzierter Fehlermerkmale zur Bewertung einer End-of-Line-Prüfung von Hörgeräten. - Ilmenau. - 79 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die von der audifon GmbH & Co.KG entwickelten Hörgeräte durchlaufen nach der Fertigung eine Endkontrolle, um ihre Funktionalität sicherstellen zu können. Zusätzlich ist eine Zwischenkontrolle in Form einer End-of-Line Prüfung angedacht. Hierbei wird eine Vorstufe des Hörgerätes, vor dem Einsetzen in das Gehäuse geprüft, sodass bei auftretenden Fehlerbildern der Reparaturaufwand minimiert werden kann. Diese Vorstufe wird in der audifon GmbH & Co. KG als vollständiger Träger bezeichnet. Im Rahmen der Prüfung soll eine automatische Fehlererkennung eingeführt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, die elektroakustischen Merkmale verschiedener Fehlerbilder des vollständigen Trägers zu untersuchen und damit eine Vorarbeit für diese Fehlererkennung zu leisten. Hierfür werden drei häufig auftretende Fehlerbilder ausgewählt und in jeweils fünf vollständigen Trägern gefertigt. Dazu gehören die Verpolung des Hörers sowie eine nicht gelötete Litze am positiven Pol des Front- oder Rückmikrofons. Zusammen mit zehn weiteren fehlerfreien vollständigen Trägern durchlaufen die fehlerhaften vollständigen Träger die Messungen der Endkontrolle. Aus dem Vergleich mit den Messungen der fehlerfreien Träger lassen sich die Auswirkungen der Fehlerbilder beurteilen und Erkennungsmerkmale jedes Fehlerbildes festlegen.



Schönfeld, Aron;
Entwicklung einer Kinematik-Simulation zur Steuerung eines virtuellen Robotergreifers. - Ilmenau. - 96 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Kinematik-Simulation eines Robotergreifers, bestehend aus einem Greifarm und einer Greifhand, zur Parametervariation für die Exploration des Lösungsraums. Dieses 3D-Simulationsmodell wird mit MATLAB®, Simulink® und dem V-Realm Builder Tool realisiert. In der Simulation wird eine Greifcharakteristik eines Robotergreifers mithilfe von Aktuatoren modelliert und getestet, bei denen die Manipulations- und die Fingerfertigkeitsparameter in Echtzeit mithilfe von Eingabegeräten geändert werden können. Abschließend werden die Werte in einem Grafikbildschirm angezeigt.



Klamandt, Samuel;
Optimierung der Druckmessung an einem miniaturisierten Bioreaktor für die zelluläre Biosynthese. - Ilmenau. - 82 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Ziel der nachfolgenden Arbeit ist es, ein bestehendes Druckmesssystem, mit dem gasproduzierende Biosyntheseprozesse untersucht werden sollen, bezüglich der Druckmessung zu optimieren. Inhaltliche Schwerpunkte liegen in der Beschreibung des Systemverhaltens, der Validierung des bereits umgesetzten Druckmesssystems, der Präzisierung der Anforderungen, sowie deren technische Umsetzung und der Aufnahme von Druck-Zeit-Diagrammen. Nach der Analyse des bereitgestellten Systems werden Forderungen und Wünsche formuliert und anschließend deren Umsetzung erläutert. Dies umfasst die Konstruktion eines Schutzgehäuses, die Beschaffung eines Wasserreservoirs, ein an die Forderungen angepasstes Hard- und Softwarekonzept sowie Löt- und Programmierarbeiten. Abschließend werden Messungen mit dem neuen Druckmesssystem durchgeführt, ausgewertet und Verbesserungsvorschläge gemacht. Das Druckmesssystem soll künftig für Untersuchungen von zellulären Biosynthesen eingesetzt werden bei denen Gas während des Stoffwechselvorganges frei wird, wie es beispielsweise beim Einsatz von Saccharomyces cerevisiae (Backhefe, Bierhefe, Bäckerhefe) der Fall ist. Die eingesetzten Mikroorganismen werden zusammen mit einer definierten Nährlösung in den Reaktionsraum eines miniaturisierten Bioreaktors gebracht. Mit Hilfe eines Wärmebades, das über mehrere Mikrokontroller gesteuert wird, lassen sich verschiedene Umgebungsbedingungen für das Wachstum der Mikroorganismen einstellen. Das bei dem Stoffwechselprozess freiwerdende Gas erzeugt in dem geschlossenen Bioreaktor einen steigenden Druck. Dieser soll analysiert und zukünftig als Parameter verwendet werden, um den Umsetzungsprozess bezüglich verschiedener Einflussgrößen wie Temperatur, Reaktorvolumen und Substratkonzentration, zu bewerten. Während der Bearbeitungszeit sind zwei neue Experimentalumgebungen entstanden. Der erste Aufbau wird für universitäre Lehr- und Demonstrationszwecke eingesetzt. Die zweite Version ist für Untersuchungen und Forschungsfragen am Fachgebiet vorgesehen.



Baumann, Marie-Clara;
Entwicklung einer artifiziellen Segelklappe zur Verwendung in einem pathologischen Rechtsherz-Testsystem bzw. als Grundlage für den perkutanen Mitral-/Trikuspidalklappenersatz. - Ilmenau. - 68 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Ziel dieser Arbeit ist die Konstruktion, Fertigung und hydrodynamische Charakterisierung einer artifiziellen Segelklappe zur Verwendung in einem pathologischen Rechtsherz-Testsystem und als Grundlage für den perkutanen Mitral-/Trikuspidalklappenersatz. Anhand einer Patentrecherche wurde ein Überblick über die momentan in der klinischen Forschung befindlichen Transkathetersysteme für Segelklappen durchgeführt. Es wurden verschiedene Segelklappen-Modelle anhand der anatomischen Struktur der Mitralklappe konstruiert und mittels 3D-Drucker bzw. in einem Gießverfahren hergestellt. Für beide Fertigungsmethoden wurden jeweils die Materialien Agilus30 und MoldStar30 verwendet. Anhand der mechanischen Eigenschaften, welche mittels Zugversuch und elektronenmikroskopischen Bildern ermittelt wurde, wurde sich für ein Material entschieden. Agilus30 bildet die mechanischen Eigenschaften des Klappengewebes besser ab und ist daher geeigneter als Demonstrationsmaterial. In einem Vortest wurde die Schließfunktion der Segelklappen-Modelle untersucht und zwei Modelle ausgewählt. Diese wurden einer weiteren Hydrodynamischen Charakterisierung mit einem hauseignen Puls-Duplikator unterzogen. Durch die Charakterisierung konnte der Effektivwert des Vorwärtsflusses, die effektive Öffnungsfläche, das Regurgitationsvolumen und die effektive Regurgitationsöffnung für die einzelnen Segelklappen-Modelle berechnet und verglichen werden. Alle Ergebnisse lieferten ein Segelklappen-Modell, welches die Funktion der atrioventrikulären Klappen am besten realisiert. Zum Schluss dieser Arbeit wird ein Ausblick hin zum perkutanen Mitral-/Trikuspidalklappenersatz geboten.



Popp, Friederike;
Untersuchung der Nutzbarkeit einer Microsoft Kinect® zur Bestimmung des Bewegungsumfangs der menschlichen Oberextremitäten. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Ziel dieser Arbeit ist es, die Fähigkeit der Kinect®, die Bewegungen der oberen Extremitäten aufzunehmen, zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurde eine Probandenstudie mit 13 Probanden durchgeführt, in der Schulterbewegungen in allen drei Bewegungsebenen und die Ellenbogenflexion von zwei Kinects® aus zwei verschiedenen Aufnahmewinkeln erfasst wurden. Aus den Daten wurden die Winkel der Bewegungen mittels Matlab berechnet. Außerdem wurden zum Vergleich die Winkel aus den Bilddaten der Sensoren mit Kinovea ausgemessen. Es wurden die Abweichungen der beiden Kinects® von den Referenzwinkeln aus Kinovea bestimmt und dann der Mittelwert und die Standardabweichung berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Daten der Kinect®, die frontal zu den Probanden stand, insgesamt näher an den Referenzwinkeln liegen und weniger fehlerbehaftet sind als die Daten der seitlich stehenden Kinect ®. Durch die vorliegende Arbeit wurde außerdem festgestellt, dass die Kinect® für die exakte Winkelbestimmung der oberen Extremitäten nicht geeignet ist, während die Darstellung von Bewegungen gut möglich ist.



David, Jonas;
Definition eines ultraschallbasierten Funktionsprinzips zur Entfernung von Knochenzementen und polymeren Knochenfüllstoffen. - Ilmenau. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Von Jahr zu Jahr nimmt die Zahl der Implantations- und Revisionseingriffe von Endoprothesen in Deutschland zu. Mit ihr steigt der Bedarf an alternativen Methoden zur Knochenzemententfernung, welche sowohl kraft- als auch zeiteffektiv, jedoch vor allem gewebeschonend arbeiten sollen. Für diesen Zweck wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Funktionsprinzip untersucht, welches auf der Basis von Ultraschallschwingungen beruht. Dabei soll sowohl mechanisch als auch thermisch auf den Knochenzement eingewirkt werden, um diesen auf seine Glasübergangstemperatur und in einen zähflüssigen Zustand zu versetzen. Im Zuge dieser Untersuchung wurden die Eigenschaften und Einflussfaktoren, welche relevant für das gewählte Funktionsprinzip sind, ermittelt und zusammengetragen. Aufgrund der Vielzahl der gefundenen Eigenschaften und Einflussfaktoren wurde die vorliegende Arbeit auf die drei funktionswichtigsten Eigenschaften begrenzt: Frequenz des Leistungssignals, Amplitude des Leistungssignals und Temperatur der Arbeitssondenspitze. Es wurde ein Testaufbau entwickelt, mit dem das Optimum dieser Eigenschaften ermittelt werden sollte. Dazu wurden sowohl die Amplitude als auch die Frequenz des elektrischen Leistungssignals variiert, mit dem die Ultraschallschwingung erzeugt wurde. Gleichzeitig wurde die Temperatur des Werkzeuges gemessen, mit dem der Knochenzemente entfernt werden sollte. Der entwickelte Testaufbau erwies sich als bedingt funktionstüchtig, da es mit ihm nicht möglich war Knochenzement von einer Probe abzutragen. Dennoch konnte eine Korrelation zwischen der Temperatur des Werkzeugs und einer Kombination aus der Frequenz und der Amplitude des Leistungssignals nachgewiesen werden. Die vorliegende Arbeit kann als Grundlage für die Weiterentwicklung des ultraschallbasierten Funktionsprinzips genutzt werden. Der empfohlene nächste Schritt ist die Umwandlung des Leistungssignals von einer rechteckförmigen in eine sinusförmige Schwingung. Ermöglicht wird dies durch eine Pulsweitenmodulation des Steuersignals mit Hilfe eines Mikrocontrollers. Weiterhin gilt es die Temperatursteuerung so zu optimieren, dass die Glasübergangstemperatur des Knochenzementes erreicht wird. Dazu muss eine zuverlässige Temperaturmessmethode entwickelt werden, welche auch unter den Bedingungen einer realen Operation praktikabel ist. Der in dieser Arbeit entwickelte Testaufbau besitzt ein großes Potential für ein zukünftiges Produkt, welches die Technik in der Endoprothetik revolutionieren und zum Wohl vieler Patienten beitragen könnte.



Ringkamp, Alexandra;
In vitro Tests zur Untersuchung der Primärstabilität von Revisionsversorgungen des Acetabulums. - Ilmenau. - 61 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Revision einer Hüftpfannenendoprothese steht häufig im Zusammenhang mit einem großen Knochenverlust, der in der erneuten Versorgung der Patienten rekonstruiert werden muss. Neben der Wiederherstellung des knöchernen Lagers und des Rotationszentrums ist als wesentliches Ziel der Revision die primär stabile Verankerung zu nennen, die sich anhand der Relativbewegungen zwischen Hüftpfanne und Pfannengrundlager beurteilen lässt. Überschreiten diese einen Grenzwert von etwa 150 [my]m, kann eine erfolgreiche Osseointegration verhindert werden und es kommt im weiteren Verlauf zu einer Lockerung des Implantats. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss eines acetabulären Defekts auf die Primärstabilität einer Pressfit-Hüftpfanne in einem Acetabulummodell zu untersuchen. In einem weiteren Schritt galt es herauszufinden, inwieweit diese Primärstabilität durch das Auffüllen des Defekts mit synthetischem Knochenersatzmaterial verbessert werden kann. Hierzu wurden die Relativbewegungen, die während einer zyklischen Belastung zwischen Pfanne und Pfannengrundlager auftraten, von drei verschiedenen Messreihen mit Hilfe eines optischen Messsystems bestimmt und miteinander verglichen. Messreihe I stellt eine Primärversorgung ohne Knochendefekt dar (Nativmodell). In Messreihe II liegt ein acetabulärer Defekt vor und in Messreihe III wird derselbe Defekt mit synthetischem Knochenersatzmaterial aufgefüllt. Durch die Versuche konnte nachgewiesen werden, dass die Nativmodelle die geringsten Relativbewegungen aufweisen und die Defektmodelle ohne Knochenersatzmaterial sehr viel größere Relativbewegungen zeigen (2,7-mal so große reversible Bewegungen und eine 11,8-mal so große Migration bei 1800 N). Durch den Einsatz von Knochenersatzmaterial kann die Primärsituation, so wie sie von den Nativmodellen dargestellt wird, zwar nicht vollständig wiederhergestellt werden (1,4-mal so große reversible Bewegungen und eine 3,4-mal so große Migration bei 1800 N), jedoch lassen sich die Relativbewegungen im Vergleich zum Defektmodell ohne Knochenersatzmaterial stark reduzieren.



Odenkirchen, Till;
Charakterisierung der Eigenschaften einer einstellbaren, nachgiebigen Lagerung. - Ilmenau. - 82 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Nahezu alle Säugetiere nutzen Tasthaare um sich in ihrem Lebensraum zu orientieren. Diese ermöglichen es ihnen beispielsweise, Kontaktkräfte und Schwingungen wahrzunehmen. Hierbei heben sich die Sinushaare hervor, da sie einen Follikel-Sinus-Komplex (FSC) besitzen, welcher ein komplexes Sensorsystem darstellt. Aktuelle wissenschaftliche Hypothesen zur Funktionalität dieses Komplexes zielen darauf ab, den Komplex als hydromechanisches bzw. viskoelastisches Lager zu betrachten. Im Fachgebiet Biomechatronik wurde dazu ein Demonstrator entwickelt, welcher auf makroskopischer Ebene die mechanischen Eigenschaften des FSCs wiederspiegelt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es nun, zu validieren, ob das Modell seinem biologischen Ursprung gerecht wird und erfolgreich veranschaulicht, wie sich die Nachgiebigkeit im System parametrisch ändern lässt. Die Nachgiebigkeit kann über den Abstand zweier Riemenscheiben zueinander variiert werden. Die Riemenscheibe, an der exemplarisch ein Stab als Verkörperung des Tasthaares angebracht ist, ist drehbar gelagert, wohingegen die andere fest steht, jedoch auf einem Schlitten durch eine schrittmotorgetriebene Spindel linear zugestellt werden kann. Die Nachgiebigkeit des Modells beruht auf Druckfedern, die zwei symmetrisch angeordnete, linear geführte Rollenstößel gegen den Riemen pressen und damit spannen. Je nach Auslenkung des Stabes weichen die Rollenstößel gegen den Federdruck aus. Dazu wurde ein geeignetes Messprinzip entworfen, welches den Hall-Effekt nutzt. Mit Hilfe des Hall-Sensors kann der Auslenkungswinkel des Sinushaarmodells erfasst und ausgewertet werden. Um die mechanischen Eigenschaften des Demonstrators zu charakterisieren, wurden verschiedene Messungen durchgeführt. Begonnen mit der Validierung des ausgewählten Messprinzips, bis hin zur finalen Validierung des Demonstrators. Für die Erhebung der Messdaten wurde in der Softwareumgebung MATLAB (MathWorks®, Natick, Massachusetts, U.S.A.) ein GUI (engl. Graphical User Interface) entwickelt, welches dem Nutzer ermöglicht, während des Messprozesses Graphen zu erstellen und alle erhobenen Daten zu archivieren.



Seeger, Anja;
Einfluss der Gestaltung des Einschlaginstrumentes auf die bei der minimal-invasiven Hüftgelenkimplantation wirkenden Kraftgrößen. - Ilmenau. - 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die Etablierung minimal-invasiver Operationsverfahren in der Ersatzchirurgie des Hüftgelenks bedingt die Notwendigkeit einer Veränderung der verwendeten Instrumentarien. So werden Handgriffe, die das Einschlagen der Raspatorien (technisch: Raspeln) zur Präparation des Schaftlagers im Femur ermöglichen, mit Kurvaturen versehen, durch welche die Weichteile umgangen werden und eine Implantation auch durch einen verkleinerten Zugang erfolgen kann. Die Linie der Kraftwirkung, die sich bei einem Schlag auf der Schlagfläche des Handgriffs ergibt, gewinnt auf Grund dieser Geometrieänderung einen vergrößerten Hebelarm gegenüber der angestrebten Einschlagrichtung des Implantates in die Markhöhle. Es entsteht ein Versatz, welcher bisher nicht einschätzbare Querkräfte und Momente über die Raspel auf das Femur überträgt. Im Rahmen dieser Arbeit sollten diese Querkräfte und Momente ermittelt, der aus ihnen resultierende Schaden am Schaftlager untersucht und Aussagen über die Möglichkeit des Operateurs, die entstandenen Kraft- und Momentkomponenten durch seine Schlagtechnik auszugleichen, getroffen werden. Eine Abhängigkeit der wirkenden Kraftgrößen von der Geometrie des Raspelhandgriffs konnte nachgewiesen werden. Der Einfluss auf die Schaftlagerqualität ist trotz dessen gering. Es ergibt sich jedoch das Risiko einer Fehlpositionierung des Implantats durch die Lateralverlagerung des Ortes und der Richtung der Schlagkrafteinleitung. Dem Operateur ist es zwar möglich, ausgleichende Kräfte und Momente aufzubringen, deren Ausmaß konnte jedoch nicht klar definiert werden. Diese Feststellungen führen zu der Annahme, dass eine Anpassung der Geometrie der Raspelhandgriffe sinnvoll ist, um die Linie der Krafteinwirkung besser an die Operationsnotwendigkeiten anzupassen, aktuelle Designs aber noch Optimierungspotentiale bieten.



Treuheit, Olivia;
Bestimmung der elastischen Materialeigenschaften des Parodontalen Ligaments. - Ilmenau. - 55 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Der Zahnhalteapparat bestimmt grundlegend die Nahrungsaufnahme vieler Lebewesen. Bei dieser sind oft hohe Kräfte beteiligt. Das parodontale Ligament spielt bei der Funktion des Zahnes eine tragende Rolle. Nach aktuellem Stand der Wissenschaft und Forschung schützt es den Zahn und hilft bei der Verteilung der wirkenden Kräfte, jedoch sind bezüglich dieses Gewebes noch viele Fragen offen. In dieser Bachelorarbeit wird ein Beitrag zur Untersuchung des parodontalen Ligaments geliefert. Mittelpunkt der Arbeit ist die Entwicklung und Testung einer Methode mit der die elastischen Materialeigenschaften des parodontalen Ligaments ermittelt werden können. Hierbei wird auf den aktuellen Stand der Wissenschaft und Forschung hinsichtlich der Bewegung des Zahnes, der Struktur des parodontalen Ligaments und den Vergleich von mechanischen Testmethoden eingegangen. In der Arbeit wird ein einachsiger Zugversuch durchgeführt und das Verhalten des parodontalen Ligaments auf Zug untersucht. Die Testung der Methode wird mit Material von Ratten durchgeführt. Die Arbeit erfolgt am Fachgebiet Biomechatronik der Technischen Universität Ilmenau in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und dem Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm-Potsdam.



Aufbereitung und simultane graphische Interpretation bei der Explantation von Hüftgelenkendoprothesen (Ex vivo-Setup) erhobener Messdaten. - Ilmenau. - 74 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Allein im Jahr 2016 wurden in Deutschland 122 961 Erstimplantationen und 14 334 Folgeoperationen an der Hüfte durchgeführt. Betrachtet man die Entwicklung in den vorangegangenen Jahren ist ein stetiger Anstieg zu beobachten. Das Ergebnis einer Explantation von Hüftgelenkendoprothesen ist von der Erfahrung des durchführenden Chirurgen abhängig. Dabei gibt es eine Vielzahl an individuellen Vorgehensweisen, um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen. Es wurde die Hypothese verfolgt, dass eine Identifikation der auftretenden Schlagmuster zu besseren Ergebnissen in der allgemeinen Chirurgie beitragen wird. Anhand der Aufnahme eines Schlagmusters soll die Möglichkeit geschaffen werden, unerfahrenen Chirurgen außerhalb des Operationssaals zu erlauben, individuelle Vorgehensweisen eines erfahrenen Chirurgen zu erlernen. Ziel dieser Bachelorarbeit war es, mithilfe des von Michael Ehrhardt konstruierten Messaufbaus, die von Phillip Wagner entwickelnde Software zu optimieren und die Inbetriebnahme zu dokumentieren. Dieses Auswertinstrument wurde hinsichtlich der Softwarewahl, Datenaufbereitung, Dokumentation, Darstellung und Auswertungsgeschwindigkeit verbessert. Dabei wurden neue Anforderungen definiert, die Nutzerinformationen an den Nutzungskontext angepasst, sowie eine neue Darstellung der Messwerte in Form einer virtuellen Umgebung ermöglicht. Des Weiteren wurde die Möglichkeit geschaffen, CAD-Konstruktionen zu importieren und die Funktion abgespielte Schlagmuster zu pausieren. Die Realisierung einer weichen Echtzeitanforderung wurde entwickelt und implementiert. Für die Inbetriebnahme des gesamten Setups wurde eine Anleitung entworfen und daraufhin die Auswertungsgeschwindigkeit mithilfe von Videoaufzeichnungen evaluiert. Durch die Optimierungen wurden bessere Voraussetzungen zum Erlernen der Schlagmuster und zur Optimierung der Explantation von Hüftgelenkendoprothesen geschaffen, um schließlich den steigenden Anforderungen der Prozessoptimierung in der Anwendung gerecht zu werden.



Ali, Faysal;
Erarbeitung einer Konzeption für ein Mensch-Roboter-Kollaborationssystem in einer Sensorikfertigung. - Ilmenau. - 60 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

In der Fabrik der Zukunft sollen Roboter und Menschen enger zusammenarbeiten. Im Rahmen des Forschungsfeldes "Industrie 4.0" hat sich eine neue Generation von Robotern entwickelt: Die kollaborierenden Roboter. Diese schutzzaunlosen Robotersysteme bieten aufgrund sensorischer Ausstattung eine sichere Interaktion mit Menschen und ermöglichen dadurch viele innovative Lösungsansätze für die Herausforderungen des modernen Produktionsumfeldes. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeptionierung eines Mensch-Roboter-Kollaborationssystems für eine Handhabungsaufgabe in einer Sensorikfertigung. Nach der Präzisierung der Aufgabenstellung wird zunächst auf die Grundlagen des Themas eingegangen und der Stand der Forschung und Technik erfasst. Hinsichtlich der Sensorikfertigung wird der Handhabungsteilschritt analysiert und bewertet. Nach der Analyse werden nach einem Syntheseprinzip unterschiedliche Lösungsvarianten systematisch konzipiert und schließlich mit Hilfe einer Nutzwertanalyse bewertet. Dabei steht die Sicherheit des Mitarbeiters im Vordergrund. Als Ergebnis steht ein ausgearbeitetes Verwendungsszenario wodurch eine ergonomische und flexible Ausrichtung der Produktion ermöglicht wird



Kraft, Sebastian;
Relativkinematik einer Analyseeinheit zur Beurteilung des Leitmerkmals Körperhaltung beim Ziehen und Schieben. - Ilmenau. - 56 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems sind die häufigste Ursache arbeitsbedingter Erkrankungen. Die "Leitmerkmalmethode Ziehen, Schieben" ermittelt das gesundheitliche Risiko des Arbeitnehmers, bei der Lastenhandhabung Ziehen und Schieben. Die Tiefenkamera Microsoft® Kinect® V2 soll die Körperhaltungsbeurteilung nach "Leitmerkmalmethode Ziehen, Schieben" unterstützen. Das Ziehen und Schieben sind dynamische Prozesse, sodass eine Positionskorrektur der Analyseeinheit notwendig ist. Die Arbeit befasst sich mit der optimalen Positionierung der Microsoft® Kinect® V2 zum Bezugssystem Mensch beim Ziehen und Schieben. Diese wird anhand eines Probandenversuches mit 15 Probanden ermittelt. Die Datenauswertung erfolgt mittels Scilab®. Anschließend werden, zur Bestimmung der Relativbewegung der Analyseeinheit, Berechnungsgrundlagen formuliert.



Rohrbach, Alexander;
Entwurf eines 6DOF-Kraftsensors zur Erfassung von mechanischen Reaktionen bei der Explantation von Hüftgelenk-Endoprothesen (Setup in vitro). - Ilmenau. - 77 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Das Ersetzen eines Hüftgelenks mit einer künstlichen Endoprothese ist einer der häufigsten orthopädischen Eingriffe. In Deutschland alleine wurden 2016 über 120.000 Neuimplantationen an der Hüfte registriert. Üblicherweise müssen nach 10 bis 20 Jahren die Prothesen oder Teile davon auf Grund von Abnutzungserscheinungen ersetzt werden. Diese Austauschoperationen, auch Revisionen genannt, sind oftmals individuell auf den Patienten zugeschnitten. Grund dafür sind die unterschiedlichen Arten von Prothesen und der Gewebezustand des Knochens, in dem sich die Prothese befindet. Deshalb müssen die ausführenden Chirurgen ein großes Maß an praktischer Erfahrung besitzen. Es wird angenommen, dass bestimmte, sich wiederholende Schlagmuster während des Eingriffs im besonderen Maße dazu beitragen, dass sich der Prothesenschaft einfach aus dem Knochen löst. Um diese Muster erkennen zu können, müssen Informationen über die, während der Operation wirkenden, Kräfte und Momente gesammelt werden. Für diese Aufgabe wurde von Herrn Erhardt ein spezieller Messaufbau entwickelt. Ziel ist es, diese Schlagmuster zu erkennen und in Zukunft mechanisch reproduzieren zu können, um die Ärzte bei Austauschoperationen zu unterstützen. Der Aufbau kann ebenfalls genutzt werden um jungen Chirurgen die notwendigen Techniken für eine solche Operation beizubringen. Dazu können die Kräfte und Momente am Testobjekt aufgenommen werden. Anschließend können diese Daten mit dem Vorgehen eines erfahrenen Chirurgen verglichen werden. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll ein 6DOF-Kraftsensor entworfen werden, der als Alternative zur aktuell genutzten Kraftmessplatte verwendet werden kann. Der Sensor soll Kräfte und Momente in drei senkrecht zueinander stehenden Achsen aufnehmen können. Zunächst wurde in dieser Arbeit der aktuelle Aufbau der Messvorrichtung erklärt und unterschiedliche elektrische Kraftmessprinzipe vorgestellt. Anschließend wurden Konzepte für den Aufbau eines 6DOF-Sensors entwickelt und miteinander verglichen. Das am besten geeignetste dieser Prinzipe wurde ausgewählt und darauf aufbauend der Sensor konstruiert. Abschließend wurde ein Demonstrator Modell aufgebaut, anhand dessen die Funktionalität der Konstruktion getestet werden kann.



Hariri, Raian;
Konzepte für neuartige Gehörschutzsysteme. - Ilmenau. - 88 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Eines der wichtigsten Sinnesorgane des Menschen ist das Ohr. Es kann akustische Signale zwischen 16 Hz und 16 kHz wahrnehmen. Für die Kommunikation im Alltag spielt die Funktionstüchtigkeit des Ohres eine entscheidende Rolle. Sowohl im privaten als auch im beruflichen Bereich wird das Ohr durch Lärm belastet. Dadurch kann es irreversible Schäden davontragen, die meistens zu einer Lärmschwerhörigkeit führen. Um die Belastung des Ohres zu verringern, können viele Maßnahmen durchgeführt werden. All diese Maßnahmen sind gesetzlich vorgeschrieben. Sie existieren in Form von Richtlinien, Normen sowie Empfehlungen, welche innerhalb dieser Arbeit recherchiert und zusammengefasst wurden. Um die Wirkung des Lärms auf das Ohr zu verringern, können Gehörschutzsysteme getragen werden. Von ihnen existieren bereits verschiedene Arten, die sich stark unterscheiden. Diesbezüglich wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Patentrecherche durchgeführt. Auf Basis der bisher bekannten Systeme wurde ein Anforderungskatalog für neuartige Gehörschutzsysteme erstellt. In Bezug auf den zusammengestellten Anforderungskatalog wurden vier Konzepte erarbeitet. Die neuartigen Gehörschutzsysteme sollen die Nachteile der einfachen Gehörschutzstöpsel und der individuell angefertigten Otoplastiken im Bereich der Schalldämmung über den gesamten Frequenzbereich, des Preises und des Herstellungsaufwands bzw. der Herstellungskosten ausschließen und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis ermöglichen. Die entwickelten vier Konzepte setzen sich grundsätzlich aus zwei Kompo-nenten mit zwei unterschiedlichen Materialien zusammen. Diese wurden gegenübergestellt und anhand des Anforderungskatalogs bewertet. Die Bewertung zeigte, dass sich das erste Konzept am besten eignet. Es hat eine Zylinderform und setzt sich aus zwei Teilen zusammen: einem inneren Teil aus hartem und einem äußeren Teil aus weichem Werkstoff. Der innere Teil enthält eine durchgehende Bohrung, in der sich einen Filter befindet. Dieser soll für eine passende Schalldämmung und Belüftung des Gehörgangs sorgen. Aufgrund der Form sowie des Maßes der Komponenten eignet sich diese Variante für alle Gehörgangsgeometrien, sowohl für enge als auch für breite Gehörgänge. Da das Konzept eine einfache Zylinderform hat, sind der Herstellungsaufwand bzw. die Herstellungskosten niedrig.



Buchwald, Juliana;
Die Eignung der Kinect® Version 2 als Werkzeug für anthropometrische Analysen. - Ilmenau. - 47 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die Arbeit baut auf einem Rechercheteil sowie einer im Anschluss daran durchgeführten Messreihe auf. Sie soll eine Aussage darüber treffen, ob mit der Microsoft® Kinect® Version 2 anthropometrische Daten bestimmt werden können. Bei der Literaturrecherche liegt der Fokus auf der Ausarbeitung der Längenmessinstrumente und deren auf Normen gestützter methodischer Anwendung bei der anthropometrischen Vermessung sowie den technischen Eigenschaften der Microsoft® Kinect® Version 2. Auf dieser Basis wird die Messreihe geplant und ein Konzept für den Aufbau und die Durchführung erstellt. Es werden 15 Probanden klassisch anthropometrisch gemessen sowie mittels der Microsoft® Kinect® Version 2. Die gewonnenen Daten werden mit Excel®, einem selbstgeschriebenen Code in Matlab® sowie dem Statistikprogramm SPSS® zusammengefasst, ausgewertet und diskutiert.



Shanbhag, Julian;
Entwicklung und Validierung eines Mehrkörper-Fußmodells zur Funktionsanalyse (juveniler) Fußdeformitäten. - Ilmenau. - 75 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Es ist äußerst schwierig, Bewegungsstörungen im Gangbild ohne technische Hilfsmittel detailliert zu erkennen und zu lokalisieren. Daher kann zur klinischen Diagnose bewegungsbedingter Probleme oder auch zur Überprüfung bereits durchgeführter Behandlungen eine instrumentelle dreidimensionale Bewegungsanalyse eingesetzt werden. Hierzu werden an markanten anatomischen Punkten reflektierende Marker befestigt. Mit Hilfe eines Hochleistungskamerasystems ist es möglich, Bewegungen im Raum präzise zu erfassen und anschließend genau und objektiv zu analysieren. In dieser Arbeit wird ein neues kinematisches Fußmodell entwickelt, das die fußinternen Bewegungen hochaufgelöst darstellt. Hierzu wird die entsprechende Auswertesoftware programmiert. Zunächst werden bereits existierende Fußmodelle, die klinische Anwendung finden und auch für Kinder eingesetzt werden können, miteinander verglichen. Anschließend werden Anforderungen an das neue Modell gesetzt. In dieser Arbeit werden Unterschenkel und Fuß, unterteilt in insgesamt fünf Segmente, betrachtet. Dieses Modell soll sowohl für Erwachsene, als auch Kinder eingesetzt werden können. In der Softwareumgebung Matlab® wird eine entsprechende Auswertesoftware entwickelt, die unter anderem die Bewegungen der verschiedenen Fußsegmente zueinander (Gelenkwinkel) anhand der eingelesenen Trajektorien der Marker ausgibt. Abschließend werden einige praktische Versuche durchgeführt, um erste Eindrücke über die Funktionsweise des Modells zu erlangen.



Kianpoor, Shiva;
Entwicklung einer objektivierten Methode zur Bewertung des Schaltkomforts automatisierter Kraftfahrzeuggetriebe. - Ilmenau. - 45 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, eine objektivierte Methode zu entwickeln, mit der der Schaltkomfort automatisierter Kraftfahrzeuggetriebe bewertet und miteinander verglichen werden kann. Dazu wurden Methoden zur Bewertung des Schaltkomforts von automatisierten Getrieben in der Literatur sowie in der praktischen Anwendung bei der Daimler AG untersucht. Darauf basierend wurde eine eigene Methode zur objektiven Schaltkomfortsbewertung entwickelt, die insbesondere auf einen effektiven Einsatz im Unternehmen zugeschnitten ist und damit schnelle Erkenntnisse auf die Qualität des Schaltkomforts ermöglicht. Dabei wurden die wichtigsten Einflussparameter auf den Schaltkomfort identifiziert und bei Probandenfahrten für verschiedene Schaltvorgänge gemessen. Parallel dazu wurde die subjektive Beurteilung des Schaltkomforts der Probanden festgehalten und mit den Messdaten in Relation gebracht. Aus der subjektiven Beurteilung und den Messdaten wurde anschließend ein objektiviertes Bewertungssystem für den Schaltkomfort entwickelt, welches einen Vergleich verschiedener automatisierter Getriebe ermöglicht. Zuletzt wurde die Methode evaluiert und in Bezug auf die Anforderungen kritisch hinterfragt.



Penzold, Felix;
Aufbau eines Prüfstands zur Messung interkristalliner Korrosion in hochlegierten Edelstählen für chirurgische Instrumente und Implantate, in Abhängigkeit des Wärmeeintrags. - Ilmenau. - 115 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die interkristalline Korrosion ist eine elektrochemische Korrosionsart, die unter anderem bei passivierbaren, metallischen Werkstoffen auftreten kann. In hochlegierten CrNi(Mo)-Stählen werden dabei chromverarmte und nichtpassivierte Gefügebestandteile abgebaut. Durch den verminderten Gefügezusammenhalt kann es zum Kornzerfall und unter mechanischer Belastung des Werkstücks zur Rissbildung kommen. Bei aus Edelstahl gefertigten chirurgischen Instrumenten und Implantaten kann ein solches Materialversagen durch Belastungsspitzen zu schwerwiegenden Folgen für die Patienten führen. Für die Untersuchung der Einflüsse wärmeeintragender Prozessen auf die Korrosionsbeständigkeit bei der Herstellung von Feingussteilen, wird ein Teststand aufgebaut. Dieser beruht auf dem Prinzip des Strauß-Tests. Dabei werden die Probekörper einer siedenden Elektrolytlösung, die aus Schwefelsäure und Kupfer(II)-sulfat besteht, ausgesetzt. Anschließend werden die Probekörper gebogen und die Oberfläche auf Risse untersucht. Die Fehlerbilder werden mit Hilfe einer Farbeindringprüfung und Segmentierungsverfahren einer Korrosionsbeständigkeitsklasse zugeordnet.



Rink, Daniel;
Development of a graphical user interface in Matlab to monitor control parameters in a flapping wing test bench system. - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Der Flug von Vögeln und Insekten lässt sich nur dann beschrieben, wenn verschiedene Parameter wie schweben, gleiten, steigen, Auftrieb oder Anstellwinkel verstanden werden. Um diese Charakteristiken zu analysieren werden Prüfstände mit verschiedenen Komponenten genutzt, um die korrekte Arbeitsweise von Modellen zu verifizieren. Diese Tests finden in einer Umgebung statt, in der bestimmte Parameter des Systems mithilfe von Software und Hardware geprüft werden. Die Software kann Zustände im Prüfstand im Rahmen der Limitierungen des Systems und dessen Parameter verändern. Die vorliegende Arbeit präsentiert die Entwicklung eines Graphischen User Interfaces (GUI) in MATLAB, um die Charakteristiken des Auftriebs eines Flattermechanismus, welcher auf einer drehbaren Stange befestigt ist, im Prüfstand zu testen und analysieren. Die Parameter des Sollwerts und der PID-Konstanten können dabei in Echtzeit verändert und in einem Grafikfenster angezeigt werden. Das System schwebt dann um den angegebenen Sollwert.



Poser, Bastian;
Konstruktive Optimierung eines Wheg-Roboters hinsichtlich Robustheit, Bauraumnutzung und Geometrie der Außenhaut. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der konstruktiven Entwicklung einer Außenhaut für einen Wheg-Roboter des Fachgebietes Biomechatronik der Technischen Universität Ilmenau (Wheg = Wheel + Leg). Dieser dient zum Erforschen kontaminierten Festlandes. Dabei sollen menschenunzugängliche Gebiete mit Hilfe des Roboters betreten werden und Minen sowie Umweltgifte identifiziert werden. Auf diese Weise wird die Gefahr für den Menschen reduziert. Aufgrund mangelhafter Zuverlässigkeit des aktuellen Roboters wird die Außenhaut von Grund auf überarbeitet und vorhandene Fehler beseitigt. Die folgende Dokumentation greift die Probleme des Roboters auf und zeigt nach intensiver Analyse und Recherche Anforderungen an die neue Konstruktion auf. Darauf aufbauend werden verschiedene Lösungskonzepte vorgestellt und unter verschiedenen Bewertungskriterien miteinander verglichen. Abschließend wird die Konstruktion in eigener Fertigung umgesetzt. Dabei wurde vor allem auf Leichtbau, Übersichtlichkeit und Wartungsfreundlichkeit geachtet. Die Motivation ist es die Bodenreaktionskräfte des Wheg Antriebes zu reduzieren und die Effizienz des Roboters zu erhöhen. Durch Nutzung additiver Fertigungsverfahren kann eine schnelle Fertigung der Außenhaut erfolgen.



Hunhold, Patrick;
Entwurf und Realisierung einer fluidischen Versorgungsstrecke für die parallelisierte Zellkultivierung. - Ilmenau. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer auf Open-Source basierenden, automatisierten Versorgungsstrecke für die kontinuierliche und parallelisierte Zellkultivierung. Sie stellt einen Teil des im Fachgebiet Biomechatronik durchgeführten Projektes zur Entwicklung eines automatisierten Zellkultivierungs- und Zellanalysesystems (kurz: SACCA) dar. Die Vorgehensweise beim Entwurf und der Entwicklung dieser Versorgungsstrecke ist an die VDI Richtlinie VDI 2206 angelehnt und beginnt mit der Analyse der wichtigsten Anforderungen, die sowohl die zu kultivierenden Zellen als auch die Bedienung des Systems betreffen. Der aktuelle Stand im Bereich der Versorgungsstrecken wird durch ihren Aufbau und ihre Versorgungsstrategien erläutert. Basierend auf den gewonnenen Informationen wird eine Funktionsstruktur entwickelt, die die wichtigsten zu lösenden Teilfunktionen beinhaltet. Zur Findung einer geeigneten Lösung der Teilfunktionen werden verschiedene Verfahren zur Kulturmedienspeicherung, -förderung und Durchflussmessung beschrieben und miteinander verglichen. Das Ergebnis dieses Entwicklungsprozesses ist eine Versorgungsstrecke, die das Prinzip der pneumatisch-druckgesteuerten Durchflusserzeugung nutzt und einen Tropfenzähler als Durchflussmesser verwendet. Es folgt die Umsetzung dieses Systems durch die Auswahl geeigneter Bauteile und Baugruppen. Verschiedene Versuchsreihen zeigen, dass sich das entworfene System gut und zuverlässig als Versorgungsstrecke für die kontinuierliche und parallelisierte Zellkultivierung eignet. Allerdings sind noch weitere Verbesserungen vorzunehmen. Ein Ausblick liefert erste Hinweise für weiterführende Arbeiten und zeigt Möglichkeiten zur Optimierung des Systems auf.



Reckenbeil, Jens;
Feinpositionierung von biologischen Zugproben im Mikro-CT einschließlich der Justierung des Kraftangriffwinkels. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In der Fördertechnik stellen Seile aus Stahldraht einen wichtigen Bauteil dar. Diese besitzen eine große Masse sowie eine schlechte Handhabbarkeit. Zugseile aus synthetischen Materialien hingegen sind deutlich leichter und stellen aufgrund ihrer geringeren Biegesteifigkeit eine gute Alternative dar. Damit diese in der Praxis Anwendung finden können, muss zunächst eine geeignete Lösung für die Koppelstelle zwischen Seil und starrem Körper, genannt "Endverbindung", gefunden werden. Knochen-Sehne-Verbindungen von Säugetieren werden aufgrund der Analogie der erfolgreichen Kopplung fester und flexibler Materialien als mögliches Vorbild betrachtet. Zum Zwecke der Untersuchung der Struktur dieser Verknüpfungen werden Achillessehnenansatzzonen der Hausmaus unter Zugbelastung mittels Röntgen Computertomografie untersucht. In der vorliegenden Bachelorarbeit wird ein Beitrag zur Untersuchung der natürlichen Verbindung geleistet. Eine bestehende Messvorrichtung wurde überarbeitet. Diese realisiert die Fixierung sowie Positionierung einer Probe im Röntgenstrahlengang. Ebenfalls kann der Kraftangriffswinkel zum Zwecke der Untersuchung variiert werden. Alle Bewegungen sind mithilfe elektrischer Aktoren fernsteuerbar. Zur Realisierung dieser wurden verschiedene Antriebsprinzipe näher betrachtet. Auf die Erstellung eines Anforderungskataloges folgte eine Konzeptionierung verschiedener Ansätze zur Erfüllung der geforderten Bestandteile. Die Resultate wurden anschließend miteinander verglichen und bewertet. Die ausgewählten Konzepte wurden anschließend detailliert ausgearbeitet. Eine Fertigung des neuen Systems folgte. Mithilfe der überarbeiteten Messvorrichtung können nun sowohl die Position des Präparates als auch der Zugkraftangriffswinkel feinfühlig variiert werden. Die Probenhalterung ist so ausgelegt, dass die Mikro-CT an einer Mäuseachillessehnenansatzzone stattfinden kann. Die Messvorrichtung sollte die technische Basis für weiterführende oder ähnliche Untersuchungen bilden. Die Anpassung des Aufbaus an verschiedene Probentypen würde die Grundlage für einen vielseitigen Einsatz darstellen. Ein Ausschluss des Menschen aus dem Regelkreis des Gesamtsystems würde reproduzierbare und somit, einfacher vergleichbare, wissenschaftliche Messergebnisse liefern.



Dähne, Elisabeth;
Eine Methode zur Identifikation von Abweichungen der Zeitverläufe von Bodenreaktionskräften bei Patienten mit Orthesen vom Normal. - Ilmenau. - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Gehen und somit der Vortrieb des Körperschwerpunktes provozieren charakteristische Kurven der Bodenreaktionskräfte, welche in der Ganganalyse durch Kraftmessplatten ermittelt werden. Anhand verschiedener Parameter aus Analysen im Zeitbereich lassen sich Unterschiede zwischen physiologischen und pathologischen Gangbildern darstellen und klinisch beurteilen. Für die Beurteilung der Wirkung von Orthesen auf das Gangbild fehlen derartige standardisierte Bezüge zu Normdaten. In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde ein Auswerteverfahren mit Hilfe von MATLAB implementiert, welches die Bodenreaktionskräfte mit Hilfe aussagekräftige Parameter untersucht und die Ergebnisse im Vergleich zur Norm in einem klinischen Report zusammenfasst.



Haußmann, Tim;
Konzepte zur Beißkraftmessung bei Caniden. - Ilmenau. - 77 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Beißkraftmessung hat derzeit noch mit vielen Problemen zu kämpfen, da eine Vielzahl verschiedener Einflussfaktoren berücksichtigt werden muss. Diese reichen von biologischen Faktoren, wie Schädelmorphologie, Größe, Motivation oder Verhaltensweise des Versuchstiers bis zu technischen Faktoren, wie die Art der verwendeten Sensoren, Design und Datenauswertung. In bisherigen Studien konnten noch nicht alle dieser Einflüsse berücksichtigt werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, neue Konzepte für ein Beißkraftmessgerät für Caniden (auch Canidae) zu entwickeln. Die Familie der Hunde wurde ausgewählt, da diese eine hohe innerartliche Variation an Körpergrößen und Schädelformen aufweisen und aufgrund ihrer Domestizierung leicht zu trainieren ist. Neben Grundlagen zur Anatomie des Hundeschädels und des Bissvorgangs wird ein Überblick über den Einfluss verschiedener Verhaltensweisen auf die Beißkraft gegeben. Die Verhaltensweisen werden grundsätzlich in Spiel-, Jagd-, Fress-, sowie Aggressionsverhalten unterteilt. Anschließend werden einige Sensorprinzipien zur Kraftmessung vorgestellt und deren Funktionsweise erklärt. Nach der Erhebung des Standes der Technik wurde ein Anforderungskatalog für ein zukünftiges Messgerät erstellt. Ausgehend von diesem Anforderungskatalog wurden neue Konzepte zur Beißkraftmessung erarbeitet. Diese sollen möglichst viele der derzeitigen Probleme der Beißkraftmessung in Angriff nehmen und neue Lösungsansätze bieten. Für das erfolgversprechendste Konzept wurden erste Tests zur Überprüfung des Sensoraufbaus durchgeführt. Dieses Konzept verwendet Foliensensoren zur Aufnahme der Beißkraft. Die Sensoren wurden auf ein PP-H Rohr aufgebracht. Über eine in Streifen geteilte äußere Schicht wird die einwirkende Kraft auf die Sensoren übertragen. Die Tests wurden mithilfe von kraftsensitiven Widerständen der Firma Interlink Electronics und einem Arduino Mega Microcontroller durchgeführt. Die Messungen ergaben, dass die verwendeten Sensoren für exakte Kraftmessungen ungeeignet sind. Dennoch konnte mithilfe verschiedener Messaufbauten das grundlegende Prinzip der Kraftaufnahme für das Konzept bewiesen werden.



Hübner, Maike;
Entwurf und konstruktive Umsetzung eines Verfahrens zur passgenauen Transplantation von Kniegelenkoberflächen. - Ilmenau. - 96 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Arthrose ist die häufigste Erkrankung des Gelenkknorpels im Kniegelenk. Irreversibel geschädigte Gelenke werden durch eine Endprothese ersetzt. Um insbesondere jungen Patienten eine Alternative zu diesen synthetischen Implantaten zu bieten, wird an der Medizinischen Hochschule Hannover an der Transplantation von Kniegelenkoberflächen geforscht. Ziel dieser Arbeit war es, ein System zu entwickeln, mit dem die Gelenkoberfläche des Femurs des Patienten in definierter Weise abgetragen werden kann, sodass ein Transplantat eines Spenders passgenau darauf aufgesetzt werden kann. Dazu wurden zwei Arten patientenspezifischer Schablonen entwickelt und deren Prototypen additiv gefertigt. Die Schablonen ermöglichen das Abtragen der Oberfläche mittels tiefenbegrenzte Werkzeuge entweder nach einer Bohr- oder einer Frästechnik. Die Schablonen wurden von ärztlichen Anwendern an Kunstknochen getestet. Aufgrund der Resultate wurden die Bohrschablonen als geeignet bewertet, die Transplantation hinsichtlich der Passgenauigkeit und somit des Anwachsverhaltens und der Langzeitergebnisse zu verbessern.



Pham Manh, Hung;
Inbetriebnahme und Validierung eines instrumentierten Kammersystems für die elektrische und mechanische Stimulation von humanen Knorpelzellen. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Regenerationspotential von Knorpeln ist, aufgrund mangelnder vaskulärer Versorgung und geringer Zellregeneration innerhalb des Knorpelgewebes, sehr niedrig. Daher regenerieren Knorpelschäden nicht als Hyalingewebe sondern eher als Fasergewebe, das sich aber nicht gut an die mechanischen Kräfte innerhalb des Gelenkes anpasst. Im Projekt C02 wird der Einfluss von elektrischer und mechanischer Stimulation und die Chondrogendifferenzierung von menschlichen Knorpelzellen und mesenchymalen Stammzellen untersucht. Für dieses Vorhaben wird eine spezielle Stimulationskammer konstruiert, die die Möglichkeit bietet sowohl elektrische, als auch mechanische Stimulation bzw. auch beide gleichzeitig anzubringen. Dadurch ist es möglich alle Stimulationsparameter, die die Ausbreitung und Differenzierung von Zellen betreffen, in einem Arbeitsgang zu testen. Das zentrale Ziel dieses Projekts beinhaltet die genaue Beschreibung der Konfiguration der Elektroden und den Einsatz des mechanischen Antriebs für die Schub- und Kompressionsstimulation. Ein Stimulationsprotokoll für die Anwendung des elektrischen Feldes (Stärke, Frequenz und Wellenform des elektrischen Feldes) und die mechanische Ladung (Schub- und Druckbelastung, Frequenz und Umfang) soll eine optimale Ausbreitung und hyalin-ähnliche Differenzierung des Knorpelgewebes und der mesenchymalen Stammzellen zum Ziel haben. Zusätzlich wird ein umfassendes multiphysisches Simulationsmodell entwickelt, das die Stimulationsparameter (elektrisch und mechanisch) zusammenfasst und ihren Einfluss auf das Zellgewebe (z.B. Druckbelastung) aufzeigt und zum erweiterten Verständnis für den Stimulationsprozess beiträgt. Innerhalb des Forschungszeitraumes soll sich so, durch den Einsatz von elektrischer und mechanischer Stimulation, eine optimale Ex-vivo 3D Technik von menschlichen Chondrozyten und mesenchymalen Stammzellen (auf der Basis von Kollagen- und Hydrogenmaterial "scaffolds"), zeigen, die den therapeutischen Ansatz durch matrix-induced autologous chondrocyte implantation (MACI) verbessert. Nach der Konstruktion der Kammer müssen die Stempel konfiguriert werden, sodass diese einen Druck auf die Zellen erzeugen. Zuerst soll der Motor eine Referenzfahrt durchführen und danach sollen die Stempel durch das Hoch- und Runterfahren den Druck erzeugen. Durch das kleine elektrische Feld der Elektroden sind die typischen Methoden für die Validierung nicht möglich, weswegen mehrere Versuche durchgeführt und diese miteinander verglichen werden müssen.



Graf, Franziska;
Konzept eines konfigurierbaren Sensorfingers zur Evaluation von Bedienelementen an Hörgeräten. - Ilmenau. - 77 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In dieser Bachelorarbeit geht es um die Konzeptentwicklung eines Sensorfingers, der die menschlichen Tasteigenschaften abbilden soll. Die Parameter, die der Sensorfinger abdecken muss, werden anhand von physiologischen Daten des menschlichen Tastsinns entwickelt. Der zu konzeptionierende Sensorfinger wird später zur heuristischen Evaluation von Bedienelementen an Hörgeräten dienen. Basierend auf dem Kundenportfolio des Unternehmens audifon GmbH & Co. KG wird ermittelt, dass es sich bei Hörgeräteträgern vorwiegend um ältere Menschen (Durchschnittsalter 70 Jahre) handelt. Aufgrund dessen muss der Sensorfinger so einzustellen sein, dass ebenfalls die nachlassende räumliche Auflösung des Tastsinns im Alter nachempfunden werden kann. Als Ergebnis der Bachelorarbeit wird ein Konzept vorgestellt, wie man die gesetzten Anforderungen umsetzen kann. Neben der Möglichkeit eine eigene Sensorik für den vorliegenden Fall zu entwickeln, werden Kaufteile vorgeschlagen, mit denen ein solcher Sensorfinger zu entwickeln ist. Beide Konzepte werden im Rahmen dieser Arbeit vorgestellt.



Saqer, Omar;
Verifikationsmaßnahmen für ein aktives Implantat. - Ilmenau. - 65 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Verifizieren und Validieren des Retraction Receivers für das neue FITBONE System ist das Hauptziel dieser Arbeit. Der Retraction Receiver muss laut medizinischer Norm und Standards viele Tests und Anforderungen bestehen, um die Funktionalität, sowie Sicherheit des Systems zu gewährleisten. Während vorheriger Entwicklungsphasen wurden Anforderungen an das System eingesetzt. Jedoch wurden in dieser Arbeit die Anforderungen so ausgewählt, dass mehrere in wenigen Tests überprüft wurden. Z.B. Kapitel 4.5.1 zeigt einen Test in dem sieben verschiedene Anforderungen zu überprüfen waren. Die Planung von Tests wurde anhand der Anforderungen vorheriger Tests, sowie aufgrund von Diskussionen mit der Entwicklungsabteilung vorgenommen. Außerdem enthält diese Arbeit sechs durchgeführte Tests als Verifikationsplan und Verifikationsspezifikation. Der Switching Beahvior Test wurde jedoch nicht durchgeführt, sondern nur beschrieben und die Test Methode wurde festgelegt. Die Durchführung war unmöglich, da während dem Lifespan Test ein Designfehler entdeckt wurde, der erstmal überprüft und aufgehoben werden muss. Der Leak.proof Test des Receivers wurde angefangen, jedoch wurde dieser Test außerhalb der Firma WITTENSTEIN Intens in externen Laboratorien durchgeführt. Die Ergebnisse sind erst nach diesem Arbeitsabschluss zu erwarten. Der Retraction Receiver hat viele Anforderungen und Tests bestanden, jedoch nicht alle. Einige Tests brauchen eine bessere Test Methode und Planung. Aufgrund dessen müssen einige Tests wiederholt werden.



Akinci, Rüya-Ilayda;
Analyse der Körperhaltung beim Heben, Halten und Tragen mit Hilfe der Kinect® V2. - Ilmenau. - 51 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Aufgrund der Zunahme von Muskel-Skelettalen-Erkrankungen, die ihre Ursache in der Arbeitstätigkeit finden, empfiehlt die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) unter anderem die Leimerkmalmethode Heben, Halten, Tragen (2001) zur Gefährdungsanalyse von manuellen Lastenhandhabungen. Die Risikobewertung ist von dem Lastgewicht, der Anzahl sowie der Dauer der Tätigkeit, dem Geschlecht des zu Untersuchenden, der angenommenen Körperhaltung des zu Untersuchenden und der Arbeitsumgebung abhängig. Hierbei erfolgt die Beurteilung des Leitmerkmals Körperhaltung durch den Beobachter subjektiv. Daher soll ein reproduzierbares Unterstützungssystem generiert werden auf Basis der Tiefenkamera Kinect®. Die Verwendung der Kinect® mit integrierter stick figure-Generierung, welches eine markerlose Erkennung darstellt, enthält eine Pseudo-Skeletterkennung und hilft somit mögliche Variationen in der Bewertung zu minimieren. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich damit, ob ein Unterstützungssystem auf Basis der Kinect® zweiter Generation möglich ist und in welchen Bereichen die notwendigen Schwellenwerte liegen. Über eigens konzipierte Probandenversuche wurden die über die Kinect® gewonnenen Parameter, die durch joint-Daten und stick figure beschrieben werden, mittels Scilab verarbeitet und die relevanten Schwellenwerte ermittelt. Auf deren Basis soll die interne Auswertung zur Klassifikation der Körperhaltung nach der Leitmerkmalmethode im Unterstützungssystem erfolgen. Die Auswertung ergab, dass eine reproduzierbare Beurteilung mittels der Kinect® zweiter Generation möglich ist, aber auch Verbesserungsbedarf an dem Versuchsaufbau und -ablauf sowie auch an der Auswertungsmethode besteht.



Salmen, Anja;
Planung und Durchführung von Tests zur Einsatzfähigkeit einer Microsoft Kinect zum Tracking eines Fitts'-Versuches. - Ilmenau. - 56 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Human-Computer Interaktion befasst sich im Speziellen mit der Benutzerschnittstelle Mensch-Computer. Ein Forschungsgebiet dabei ist das Design von Benutzeroberflächen von Touchscreens, die im alltäglichen Gebrauch immer weiteren Einzug finden. Dazu wird auf die Grundlagen des Fitts'schen Gesetz zurückgegriffen, das eine Beschreibung der Bewegungszeit liefert, die benötigt wird eine Eingabe auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm zu machen. Am Forschungsgebiet Biomechatronik an der TU Ilmenau wird versucht einen Fitts'schen Versuch mit einer Kinect zu kombinieren um die Problemstellung auf Freiraumgesten zu erweitern. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich damit, ob es möglich ist mit einer Kinect Rückschlüsse auf einen Fitts Versuch zu ziehen, der auf einem Touchscreen durchgeführt wurde. Dazu wird ein Algorithmus entwickelt, der die Daten der Kinect aufbereitet, damit diese in Relation zu dem Fitts Versuch gesetzt werden können. Es stellt sich heraus, dass dies, zumindest eingeschränkt, möglich ist, aber auch Verbesserungsbedarf an dem Versuchsaufbau und der Durchführung besteht.



Jaekel, Konrad;
Charakterisierung der Oberfläche von Sinushaaren. - Ilmenau. - 72 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Entwicklung einer Methode zur Charakterisierung der Oberfläche von Sinushaaren im Hinblick auf die geometrischen Eigenschaften war das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit. Zusätzlich soll die Oberfläche weder chemisch noch in einer anderen Weise beeinflusst werden. Als äußerste Schicht bildet die Cuticula, mit ihren Schuppen, die Oberfläche des Haares. Daher wurden die anderen Haarschichten vernachlässigt. Anhand von vorangegangenen Untersuchungen von Haaren oder Fasern, wurden mehrere Parameter, die für die Charakterisierung geeignet sind, ausgewählt. Schuppenanzahl, Schuppenlänge, Schuppenbreite, Schuppenhöhe und das Schuppenmuster sind die geometrischen Daten, die von der Cuticula aufgenommen werden. Nach dem Bestimmen der Vor- und Nachteile von verschiedenen Mikroskopen wurde das Laser-Scanning-Mikroskop für die Bildgebung ausgewählt. Durch eine einheitliche Orientierung der Probe und das Definieren von Messpunkten ist die entwickelte Methode reproduzierbar. Dadurch können Messungen wiederholt und die Ergebnisse gegebenenfalls überprüft werden. Bei dem verwendeten Laser-Scanning-Mikroskop ist keine spezielle Probenvorbereitung nötig und die Messung wird bei normalen Bedingungen durchgeführt. Weiterhin wurden für den Messablauf, die Messung und die Auswertung Protokolle erstellt. Es wird beschrieben, wie das Haar zu positionieren ist und jeweils die Definition der einzelnen Parameter. Für die Auswertung wurde ein Programmablaufplan erstellt, um Fehler zu minimieren und die Messung zu beschleunigen. Zum Testen der Methode wurden carpale Sinushaare von Ratten verwendet. Eine Charakterisierung der Oberfläche ist dadurch noch nicht möglich gewesen.



Kowollik, Dennis;
Auslegung der Weg-Konstruktion eines mobilen Roboters in Bezug auf deren Nachgiebigkeit. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Kern dieser Arbeit ist die Neugestaltung der Endeffektoren eines geländegängigen Wheg-Roboters (Wheg: engl. = Wheel-Leg) der zur Exploration mit Minen und Umweltgiften belasteter Areale entwickelt wurde. In Anbetracht des Projektzieles, zu zeigen, dass durch Verstellung des Phasenversatzes zwischen Speichen eines Whegs bzw. Änderung deren Nachgiebigkeit reproduzierbar Einfluss auf die Bodenreaktionskräfte sowie den Energieverbrauch genommen werden kann, geschah die Überarbeitung vor dem Hintergrund, die Funktion gefährdende Schwachstellen der vorhandenen Konstruktion zu beseitigen und die Montagezeit der, zum Zweck des Experimentierens, auswechselbaren Teile für die nachfolgenden Tests zu verbessern. Auf der Grundlage einer Anforderungsliste wurde unter Nutzung einschlägiger Literatur eine konstruktiv optimierte Lösung gefunden, die den Aspekten Leichtbau, fertigungsgerechte Gestaltung, Maximierung der Standzeit und Minimierung der Montagezeit gerecht wird.



Frattini, Tatjana;
Entwicklung mechanischer Versuchsaufbauten für statische und dynamische Belastungen von Sternumverschlussimplantaten. - Ilmenau. - 111 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit sternalen Belastungen und deren Nachbildung mittels eines biomechanischen Versuchaufbaus zur Testung von Sternumverschlussimplantaten. Kenntnisse über die Belastungen sind notwendig für die Entwicklung und Verbesserungen von Implantaten. Nur so kann eine optimale Versorgung nach einer Osteotomie gewährleitet werden, da diese vor allem bei Risikopatienten eine hohe Mortalitätsrate nach einer Sternotomie aufweist. Aufgrund des bisher unzureichenden Wissens über die physiologischen Belastungen am Sternum, werden die bis dato drei kritischsten Belastungssituationen herangezogen. Hierzu zählen das Husten, die Respiration und die Flexion. Die identifizierten Belastungen bilden zusammen mit dem biomechanischen Modell die Grundlage für die Konzeptionierung, Konstruktion und Fertigung eines geeigneten Versuchsaufbaus mit Verwendung von Knochenersatzmaterialien. Mit diesem Versuchsaufbau ist es möglich Sternumverschlussimplantate sowohl statisch, als auch dynamisch in longitudinaler und transversaler Richtung zu belasten. Die in Folge der Testung zu beobachteten Versagensmuster der Implantate können im Zuge der Entwicklung auf ihre klinische Relevanz untersucht und verbessert werden.



Block, Johannes Mario;
Entwurf eines Experimentalaufbaus zur Untersuchung einer einstellbaren, nachgiebigen Lagerung. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Sinushaare sind spezielle Haare des taktilen Sinnessystems bestimmter Säugetiere wie beispielsweise Ratten. Sie helfen den Tieren ihre Umgebung zu erkunden oder Objekte zu charakterisieren. Die Reizaufnahme erfolgt über das leblose Haar und seiner Lagerung mit Hilfe von Mechanorezeptoren, welche unter der Haut im Follikel-Sinus-Komplex liegen. Aus Hypothesen zu den Blutgefäßen des Komplexes geht hervor, dass diese als hydromechanisches bzw. viskoelastisches Lager, mit einstellbaren Parametern für das Haar genutzt werden. Aufgrund der geringen Gröye der betrachteten Strukturen ist die Untersuchung mit herkömmlichen Messmethoden ungeeignet. In der vorliegenden Arbeit werden unter Verwendung der Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme (VDI 2206), verschiedene Konzepte zur technischen Umsetzung einer einstellbar nachgiebigen Lagerung vorgestellt und präzisiert. Der daraus entstandene Versuchsaufbau bildet in der makroskopischen Ebene die mechanischen Eigenschaften des Follikel-Sinus-Komplex ab. Hierzu wird ein Zahnriemen als kraftübertragendes Funktionselement eingesetzt. Über die aktive Variation der Riemenspannung, durch die Abstandsvariation der Riemenscheiben und verschiedener passiver Druckfederelemente, ist es möglich die Lagerung einstellbar nachgiebig zu gestalten. Eine Bewertung und Analyse durch theoretische und praktische Versuchsdurchführungen dient der Validierung des Versuchsaufbaus.



Häcker, Annika-Verena;
Recording and characterization of Envirobot locomotion. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Aufnahme und der Charakterisierung der Bewegungen von Schwimmrobotern. Im Fokus der Untersuchungen stand der im Biorobotics Labor der École polytechnique fédérale de Lausanne entwickelte Envirobot. Die Aufnahme der Bewegungen erfolgte sowohl intern - integriert in den Roboter - mittels eines Encoders, über den die Motorstellung erfasst wurde, als auch extern mittels LED- und Kamera-Trackingsystemen. Als Vergleichsobjekt zum Envirobot diente der an der Technischen Universität Ilmenau entwickelte Schwimmroboter URMELE, welcher im Gegensatz zum Envirobot eine andere Schwimmform aufweist und einfacher zu steuern ist. Zur Charakterisierung der Schwimmbewegung der Roboter wurden diese mit verschiedenen Anregefrequenzen und -amplituden angesteuert. Die Ergebnisse der verschiedenen Trackingsysteme wurden miteinander verglichen. Auftretende Trackingfehler wurden quantifiziert und durch geeignete Nachbereitung kompensiert.



Nickel, Janina;
Auswahl von Verfahren zur Analyse von Zellen und ihrer austauschbaren Umgebungsmedien für die Anwendung in miniaturisierten Systemen. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, Messverfahren für die Analyse von Zellen und ihren Umgebungsmedien auf ihre Eignung zur Anwendung für miniaturisierte Zellkultivierungssysteme zu prüfen. Dazu werden die Eigenschaften miniaturisierter Zellkulturen und bereits miniaturisierter Messverfahren betrachtet und daraus Anforderungen abgeleitet. Grundlage für die Bewertung der Miniaturisierung und Anwendbarkeit in kleinen Probevolumen bilden Skalierungseffekte, Messanforderungen und Analyseprinzipien. Bei den Messverfahren zur Überprüfung der Vitalität der Zellen hat sich ergeben, dass die Rückstreulichtmessung und die Impedanzmessung für die miniaturisierte Anwendung gut geeignet sind. Bewertet werden außerdem Messverfahren zur Bestimmung des pH-Wertes, bei denen zwei elektrische Sensoren gut abgeschnitten haben. Auch Messverfahren für andere Parameter (z.B. Sauerstoffpartialdruck, Kohlenstoffpartialdruck, Glucose) werden bewertet. Insgesamt sind Messverfahren für eine miniaturisierte Anwendung gut geeignet, deren Messprinzip durch Skalierungseffekte nicht abgeschwächt wird, die hochsensitiv sind und nicht über ein Nachweisprinzip messen. Außerdem ist es von Vorteil, wenn erhaltend und inline beziehungsweise online gemessen wird, sodass die Messverfahren später in Bio-mikro-opto-elektromechanischen Systemen (BioMOEMS) zur Kontrolle und Steuerung der Zellkultur eingesetzt werden können.



Kuhnke, Louis;
Risikobewertung sturzinduzierter Femur-Frakturen : eine 3D-Modellierung und Simulation mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM). - 42 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Mit zunehmendem Alter erleiden die Sinne als auch der Bewegungsapparat altersinduzierte Beeinträchtigungen, so dass es häufiger zu Stürzen kommt. Häufigste Verletzung ist dabei die Fraktur des Oberschenkelknochenhalses, welche in der Folge den betroffenen Menschen stark einschränkt. In diesem Zusammenhang muss untersucht werden, wie ein Sturz im Allgemeinen abläuft. Im Rahmen dieser Arbeit soll untersucht werden, bei welchen Belastungen und Beschleunigungen es zu einer Fraktur des Oberschenkelknochens kommt. Hierzu wird eine rechnergestützte Simulation eines Sturzaufpralls mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Dafür werden aus wissenschaftlichen Arbeiten Materialeigenschaften sowie Randbedingungen für ein passendes Simulationsmodell ermittelt. Die Simulation wird im Computerprogramm ANSYS als dynamischer Lastfall durchgeführt. Anschließend werden die Ergebnisse der Arbeit diskutiert und deren Bedeutung für das Projekt herausgestellt.



Götz, Isabel;
Schwingungsfähige Membranen in Natur und Technik. - 65 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Schwingungsfähige Membranen, d.h. zweidimensionale elastische Körper, die entlang ihres Randes eingespannt sind, stellen Bestandteile vieler technischer Systeme, wie Lautsprecher und Mikrofone, dar. Aufgrund ihrer Fähigkeit mechanische Schwingungen ausführen zu können, werden sie sowohl zur Schallaufnahme als auch -erzeugung genutzt. In der Natur sind schwingungsfähige Membranen in der Fauna in akustisch sensitiven und lauterzeugenden Organen zu finden. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war es eine Literaturrecherche zu schwingungsfähigen Membranen in der Natur durchzuführen und eine Systematik für diese zu entwickeln. Dabei wurde sich im Rahmen dieser Arbeit zunächst auf Membranen in der Fauna beschränkt. Von der Einteilung der Fauna in Wirbeltiere und Wirbellose ausgehend, erfolgte zunächst eine Bestimmung der Tierklassen, in welchen schwingungsfähige Membranen als Bestandteile akustisch sensitiver und lauterzeugender Organe nachgewiesen wurden. Die Darstellung der Rechercheergebnisse erfolgte zunächst tabellarisch. Dabei wurden versucht die biologischen Membranen nach technischen Aspekten einzuteilen. Als Anhaltspunkt dienten dabei Kenntnisse, welche im Rahmen einer einführenden Recherche zu technischen Applikationen unter Nutzung schwingungsfähiger Membranen erarbeitet wurden. Genauere Informationen zu technischen Systemen konnten nicht gewonnen werden, da die Hersteller Details zur Beschaffenheit der Membranen nicht preisgeben. Die tabellarische Auflistung umfasst insgesamt 18 Membranen aviatischer, terrestrischer und aquatischer Spezies und kann bei einem bioinspirierten Entwurfsprozess zur Erweiterung des Lösungsraumes genutzt werden. Aus den Daten in der Tabelle erfolgte der Versuch einer ersten Systematisierung der Membranen in der Fauna. Hierbei wurden Gemeinsamkeiten, wie speziesübergreifende Bauprinzipien der Membranen, sowie spezifische Besonderheiten festgestellt. Zusätzlich wurde versucht einige Parameter gegenüberzustellen, um Korrelationen herauszuarbeiten. Anhand der jetzigen Stichprobenanzahl konnten noch keine allgemeingültigen Aussagen zu schwingungsfähigen Membranen in der Fauna getroffen werden. Durch die Ergänzung und Erweiterung der vorhandenen Daten kann dieses Potential noch erschlossen werden.



Eichelberg, Katja;
Korrelation interner und externer Belastungen am künstlichen Hüftgelenk bei alltäglichen Aktivitäten. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Hintergrund: Coxarthrose ist ein immer häufiger auftretendes Krankheitsbild und beeinträchtigt die Lebensqualität von Betroffenen in starkem Maße. Aufgrund der steigenden Fallzahlen ist es notwendig, den Krankheitsverlauf so schnell wie möglich zu erkennen und behandelnde Maßnahmen einzuleiten. Eine große Rolle bei der Erkennung des Krankheitsbildes spielen hierbei die Bodenreaktionskräfte. Anhand von Veränderungen des Gangbildes sollen so Rückschlüsse auf die im Hüftgelenk wirkenden Kräfte geschlossen werden. Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, Zusammenhänge zwischen den in vivo Belastungen im Hüftgelenk und den externen Belastungen, den Bodenreaktionskräften, bei alltäglichen Aktivitäten nach drei, sechs und zwölf Monaten postoperativ näher zu untersuchen. Material und Methode: Grundlage der vorliegenden Arbeit sind die instrumentierten Endoprothesen des Julius-Wolff-Institutes. Dies wird durch telemetrische Übertragungen von in vivo Gelenkbelastungen ermöglicht. Die Untersuchungen und Messungen wurden bei zehn Patienten durchgeführt, welche zuvor mit einer solchen Hüftendoprothese versorgt wurden. Simultan zu den Gelenkbelastungen wurden mittels AMTI Kraftmessplatten die auf den Boden wirkenden Reaktionskräfte bzw. -momente erfasst. Alltägliche Aktivitäten wie der Zweibeinstand, Einbeinstand, Gehen und Sitzen wurden hierzu untersucht. Ergebnisse: Insgesamt lassen sich zwischen den in vivo Hüftkontaktkräften und den Bodenreaktionskräften deutliche Differenzen nachweisen. So treten Unterschiede von bis zu 150%BW im Einbeinstand auf. Zudem zeigten sich starke patientenindividuelle Belastungsspitzen. Signifikante Veränderung im postoperativen Verlauf zwischen drei und zwölf Monaten wurden lediglich beim Aufstehen und Hinsetzen nachgewiesen. Fazit: Basierend auf den Ergebnissen dieser Bachelorarbeit ist ein eindeutiger Zusammenhang zwischen interner und extern Hüftgelenkbelastung nicht nachzuweisen. Für mögliche Relationen der Belastungen wird eine zusätzliche Untersuchung der Muskelaktivität empfohlen.



Fasterding, Susanne;
Gestaltung einer elektronischen Steuerung für den Antriebs- und Lenkmotorenkomplex einer neuartigen Mobilitätshilfe. - 164 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Software-Konzept für den Steuer- und Lenkkomplex, eine auf die Software angepasste Hardware sowie ein exemplarisches Modell einer neuartigen hindernistauglichen Mobilitätshilfe, das Wheg-Mobil konzipiert. Das Wheg-Mobil soll es Menschen mit einer leichten Gehbehinderung ermöglichen, Ziele im näheren Umfeld eigenständig zu erreichen. Im Rahmen des Projektes wurde zuerst ein Lastenheft erarbeitet. Für die Entwicklung einer angepassten Software an das Modell wurden danach Programmablaufpläne sowie Teilprogramme zur Umsetzung aller Anforderungen an das Mobilitätssystem erstellt. Im Fokus stand dabei eine spezielle Lenkungs- und Antriebsregelung des Wheg-Mobils. Nach Testung des Zusammenspiels aller Teilprogramme, kam es zur Auswahl der Hardware. Dies betrifft Prozessor, Steuerplatine und die exemplarische Modellplatine. Modell- sowie Steuerplatine wurden eigens für die Ansprüche des Systems entwickelt und bestückt. Nach Fertigstellung von Hard- und Software wurden beide Systeme getestet und optimiert.



Helwani, Rami;
Konzeptentwurf zur Bestimmung der tatsächlichen Vibrationsfrequenz von Vibrationsmotoren beim Einsatz als haptische Informationsquelle. - 77 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Diese Arbeit wurde erstellt, um das Projekt BUNDSCHUH zu unterstützen. Ziel dieses Projekts ist es die Selbstständigkeit von älteren Menschen, durch den Einsatz technischer Mittel, zu stärken. Dies wird unter anderem mit einer vibrationsbasierten Orientierungshilfe erzielt. Für die Vibrationsmotoren der Orientierungshilfen wurde von Lutherdt et al. ein Zielfrequenzbereich von 170 Hz bis 200 Hz. Für den Erfolg des Projekts ist es kritisch, dass die Vibrationsmotoren im Zielfrequenzbereich betrieben werden. Aufgrund des Aufbaus der Orientierungshilfe besteht ein vom Körpergewicht der Zielperson abhängiger jedoch unbekannter Zusammenhang zwischen Energieversorgung und Vibrationsfrequenz. Um die Motoren im Zielfrequenzbereich betreiben zu können muss dementsprechend der Einfluss des Körpergewichts auf die Frequenz untersucht werden. Hierfür ist ein Vibrationsmessaufbau erforderlich. Bei der Recherche der aktuell verfügbaren Frequenzmessverfahren zeigte sich, dass die meisten Methoden nicht geeignet sind, um die vorliegende Messaufgabe zu lösen. Dies ist auf den besonderen Aufbau der Orientierungshilfe zurückzuführen. Letztlich sind lediglich zwei der bekannten Verfahren dazu geeignet die Messaufgabe zu lösen. Diese auf elektrischen und akustischen Eingangsgrößen basierenden Verfahren werden ausführlich vorgestellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde schließlich das akustische Verfahren umgesetzt und zur Lösung der Messaufgabe eingesetzt. Mit Hilfe des speziell für die Aufgabe entwickelten Messprograms wurden diverse Frequenz-Last-Kennlinien aufgenommen, um den Einfluss des Körpergewichts auf die Vibrationsfrequenz zu untersuchen. Anschließend werden die Ergebnisse der Arbeit diskutiert und deren Bedeutung für das Projekt herausgestellt.



Klinger, Isabell;
Skalierungseffekte der Biosynthese mittels Hefen. - 124 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die biosynthetische Produktherstellung unter Verwendung lebender Organismen in miniaturisierten Bioreaktoren birgt das Potential, den Aufwand für die Bioproduktion senken zu können und diese gleichzeitig schneller, flexibler und effizienter zu gestalten. In diesem Zusammenhang gilt es, die Nachteile und Skalierungsgrenzen bestehender Bioreaktoren im Makrobereich zu ermitteln sowie Vorteile und Möglichkeiten ihrer Miniaturisierung aufzuzeigen. Die Inhalte dieser Arbeit stützen sich auf die zellbiologischen und biochemischen Grundlagen des ausgewählten Modellorganismus Hefezelle. Auf Basis der modelltheoretischen und mathematischen Beschreibung der Skalierungsgesetze werden die Grenzen bestehender Systeme aufgezeigt und die Vorteile der Miniaturisierung begründet. Auf Grundlage dessen konnte der Einfluss des Zusammenwirkens der physikalischen, chemischen und biologischen Prozessparameter auf die biosynthetische Aktivität der Hefezellen ermittelt und deren Dimensionsabhängigkeit bestimmt werden. Auf Basis einer systematischen Zusammenstellung biotechnologisch etablierter Hefestämme wurde eine Auswahl geeigneter Hefen getroffen, die den Anforderungen an einen Produktionsorganismus für den Einsatz in einem miniaturisierten Bioreaktor genügen. Im Ergebnis der Ausführungen konnte festgestellt werden, dass die Möglichkeit besteht, die biosynthetische Produktion mittels Hefezellen unter Zuhilfenahme etablierter Systeme und Methoden der Mikrosystemtechnik und Mikrofluidik vom Makro- in den Mikrobereich zu überführen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857533940kling.txt
Richter, Julius;
Technische Anwendung einiger Funktionsprinzipien von Tasthaaren. - 60 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die vorliegende Arbeit, mit dem Titel "Technische Anwendung einiger Funktionsprinzipien von Tasthaaren", beschäftigt sich mit einem speziellen Sinnesorgan von säugenden Lebewesen, dem Tasthaar. Auch als Vibrisse bekannt wird die biologische Seite, von der Anatomie (Lehre vom Aufbau) bis hin zur Physiologie (Lehre von den physikalischen und biochemischen Vorgängen in den Zellen, Geweben und Organen aller Lebewesen) dieses Sinnesorganes, näher veranschaulicht. Funktionsprinzipien der Sinneshaare und Anwendungsbereiche werden betrachtet um Analogien in der Technik zu finden und diese miteinander vergleichen zu können. Ziel dieser Arbeit ist eine aktuelle Zusammenfassung verschiedener, technischer Anwendungen nach dem Vorbild einiger Funktionsprinzipien der Tasthaare. Auf ein Themengebiet im medizinischen Sektor wird hierbei genauer eingegangen, um daran Zukunftsvisionen beispielhaft zu veranschaulichen und den Nutzen, sowie das Potential von künstlichen Tasthaaren in der Technik zu verdeutlichen. Zukünftige oder aktuell laufende Wissenschaftsstudien könnten auf den erarbeiteten Informationen aufbauen, um Forschungszweige aufzuzeigen, welche bisher noch nicht betrachtet wurden, beziehungsweise um aktuelle Problemstellungen zu lösen.



Breitenstein, Sarah;
Direkte Ankopplung von Multilumenschläuchen an Scaffolds. - 48 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Gegenstand dieser Arbeit ist die Evaluation verschiedener direkter Befestigungsmöglichkeiten von Multilumenschläuchen an Scaffolds. Durch das Aneinanderkoppeln dieser Elemente soll auf kleinem Raum eine fluidische Versorgung von Zellkulturen auf bzw. in dem Scaffold für das Tissue Engineering ermöglicht werden. Diese Zellkulturen benötigen für physiologische Vorgänge bestimmte Umgebungsbedingungen, die in einer von der Umwelt abgeschlossenen Kammer bereitgestellt werden. Dafür wird ein Gehäuse benötigt, das im vorliegenden Fall den Scaffold vollständig umgeben und einen Zugang für den Multilumenschlauch bieten muss. Hierdurch soll ein miniaturisierter Bioreaktor entstehen. Die Anforderungen für den Einsatz in der Labortechnik wurden durch die biologischen und medizintechnischen Grundlagen sowie den Stand der Technik der Bioreaktionstechnik und der Multilumenschläuche herausgearbeitet. Für die Umsetzung und Überprüfung geeigneter Ankopplungsmöglichkeiten wurden prototypische Entwürfe erstellt und fluidische Anschlussszenarien experimentell getestet. Durch den iterativen Aufbau der Versuchsreihe konnte eine kontinuierliche Weiterentwicklung des Aufbaus erfolgen, indem herausgearbeitete Defizite mit modifizierten Versuchsmodellen behoben wurden. Somit wurde sich Schritt für Schritt der näheren Bestimmung von Grenzen und Möglichkeiten des entworfenen Konzepts angenähert. Dadurch konnte festgestellt werden, dass sich das Konzept prinzipiell als fluidisches Anschlussmodell von Multilumenschläuchen und Scaffolds für eine spätere Verwendung in der Zellkultivierung eignet. Zusätzlich führten die Experimente zu dem Ergebnis, dass eine formschlüssige Anpassung des Scaffolds an den Multilumenschlauch, eine wichtige Voraussetzung ist, die durch weitere Arbeiten umgesetzt werden muss. Dann können Aussagen zur konkreten fluidischen Durchströmung des Scaffolds und der Eignung zum Einsatz im Tissue Engineering getroffen werden.



Gehring, Jennifer;
Entwicklung eines Standards zum Nachbilden der In-vivo Situation von Knochenzement. - 53 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Knochenzement dient der Verankerung von Endoprothesen im Knochen. Aufgrund verschiedener Einflüsse kann es zu einem vorzeitigen Versagen des Knochenzements kommen. Die Literatur untersucht mithilfe des künstlich provozierten Alterns die Ursachen für das Versagen. Es existieren hierfür verschiedene Ansätze. Ziel der Bachelorarbeit war die Entwicklung eines Standards zum Nachbilden der in-vivo Situation von Knochenzement. Eine umfangreiche Literaturrecherche wurde durchgeführt. Diese Basis ermöglichte das Formulieren von Anforderungen. Ein Standard wurde ausgearbeitet, welcher Empfehlungen zum Nachbilden der in-vivo Situation enthält. Wasser und Luft fanden eine häufige Anwendung als Medien. Das Zeitintervall, in dem der Knochenzement künstlich alterte, reichte von mehreren Minuten bis zu mehreren Jahren. Sowohl Palacos® als auch Simplex® wurden oft auf ihre mechanischen Eigenschaften untersucht. Mehrfach wurden der Zug-Druck- und der Biegeversuch angewendet. Die Literatur erläutert mehrere Ansätze für das künstlich provozierte Altern von Knochenzement. Aufgrund dieser Basis erfasst der entwickelte Standard alle Angaben, die der reproduzierbaren Durchführung von Studien dienen. Er soll ferner die Grundlage für die Überarbeitung der gängigen Normen bzw. Standards bilden.



Seitelmann, Sebastian;
Bodenreaktionskraftmessung als Methode zur Beschreibung von Gangstörungen. - 80 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Untersuchungen des Bewegungsapparates spielen im klinischen Alltag eine immer größere Rolle. Mittels der etablierten Untersuchungsmethoden wie den bildgebenden Verfahren werden lediglich statische Daten erhoben. Von zunehmendem Interesse sind allerdings Verfahren, die Daten während der Bewegung aufnehmen und somit auch muskuläre Aktivitäten berücksichtigen. Ein dynamisches Verfahren zur Bestimmung der während des Gehens auf den Boden übertragenen Kräften und Momenten ist die Messung von Bodenreaktionskräften. Um herauszufinden, ob allein anhand von Bodenreaktionskräften ein gesundes von einem gestörten Gangbild unterschieden werden kann, wurde eine Routine in MATLAB® implementiert. Diese stellt die verschiedenen Bodenreaktionskraft-Komponenten graphisch dar und ermittelt klinisch relevante Parameter. Weiterhin wurde mit Hilfe von MATLAB® eine graphische Benutzeroberfläche erstellt, die den Einsatz der Implementierung im klinischen Alltag erleichtern soll. Zudem erfolgte die Umwandlung in ein Stand-Alone Programm, damit eine Anwendung auf allen Windows-Betriebssystemen ermöglicht wird. Das Programm soll die schnelle und einfache Messung von Bodenreaktionskräften zur Beurteilung und Dokumentation des Erfolges von Therapiemaßnahmen unterstützen.



Hülsmann, Markus;
Maßnahmen zur Sicherung der geometrischen und stofflichen Fertigungsqualität von 2PP-Scaffolds. - 77 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Tissue Engineering befasst sich mit der gezielten Anregung von Gewebebildung. Mit speziellen Kultivierungssystemen kann sowohl in vivo als auch in vitro verschiedenste Gewebearten erzeugt werden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt bei der Untersuchung des Rapid-Prototyping-Verfahrens der Zwei-Photonen-Polymerisation. Mit Hilfe dieses Herstellungsverfahrens werden Hydrogel-Scaffolds für die Kultivierung von Knochengewebe hergestellt. Die Scaffolds dienen hierbei als dreidimensionales Kultivierungsmedium. Als Grundlage für die Untersuchungen wird das vorliegende Herstellungsverfahren definiert und analysiert. Mit Hilfe der Fehlermöglichkeits- und -Einflussanalyse werden die einzelnen Prozessschritte bewertet. Für ausgewählte Einflussgrößen wird eine konfirmatorische Hauptkomponentenanalyse durchgeführt, um Wirkzusammenhänge zu erkennen. Darauf aufbauend wird eine optimierte Prozessvorschrift formuliert, welche die Herstellung vereinfachen und verbessern soll.



Heubach, Josephine;
Entwicklung eines Prüfkonzepts zur mechanischen Charakterisierung einer keramischen Femurkappe. - 72 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Im Bereich der Hüftendoprothetik steht aktuell für junge und aktive Patienten, die unter schwerer Koxarthrose leiden, nur metallischer Oberflächenersatz als alternative Therapiemöglichkeit zur Totalendoprothese zur Verfügung. Doch metallischer Oberflächenersatz provoziert durch Verschleiß und Metallionenabwanderung Probleme. Diese können durch keramischen Oberflächenersatz eliminiert werden. Bei der Entwicklung keramischen Oberflächenersatzes ist die Verifikation der Eigenschaften erforderlich. Diese Arbeit verfolgt das Ziel, einen Beitrag zur mechanischen Charakterisierung prototypischer keramischer Oberflächenersatz-Konstrukte zu leisten. Unter Berücksichtigung der physiologischen Belastungen des Femurs sowie möglicher kritischer Stellen der Prototypen wurde ein Prüfkonzept für eine erste mechanische Charakterisierung entworfen. Das Prüfkonzept stellt die Ermittlung der Bruchkräfte durch statische Belastungen in den Vordergrund. Mit Hilfe der Prinzipien der Mechanik und der Vorgehensweise des methodischen Konstruierens wurden Versuchsaufbauten für statische Prüfungen konzipiert. Dabei sind die Versuche als Worst-Case-Testungen ausgelegt. Die statischen Belastungstests ermöglichen eine erste Analyse zur Beurteilung der Eignung des aktuellen Designs der Femurkappe und beeinflussen das weitere Vorgehen der Entwicklung.



Grube, Thoren;
Entwurf einer integrierten Ansteuerungselektronik für einen n-dimensionalen Kraft-Momenten-Sensor. - 37 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Zur Entwicklung eines neuartigen Kraft-Momentensensors wird im Zuge dieser Arbeit eine integrierte Ansteuerungselektronik entworfen. Dazu werden zuerst einige etablierte Kraftaufnehmerkonzepte aufgezeigt, deren Vor-und Nachteile dargelegt sowie wichtige Kenngrößen erfasst. Außerdem erfolgt ein Überblick über Messverstärkerprinzipien und Schaltungskonzepte. Nach diesen Vorüberlegungen wird auf Basis eines Kraftsensors, der auf Dehnungsmessstreifen basiert eine spezielle Messverstärkerschaltung entwickelt. Diese Schaltung sorgt für eine geeignete Verstärkung des Messsignals, sowie anschließender Analog-Digital-Wandlung. Zusätzlich soll am Signaleingang eine Umschaltung zwischen Voll-/ Halb- und Viertelbrückenschaltung der DMS-Messbrücke möglich sein. Nachdem alle Bauelemente der Schaltung inklusive Zusatzbeschaltung und Umschalter erarbeitet wurden wird zuletzt ein Platinenlayout entwickelt.



Walther, Florian;
Systematische Parametervariation eines biologisch inspirierten Pantographenbeines und Vergleich von Modell und Konstruktion. - 49 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit knüpft an das bestehende Robotermodell "T-Whex" an, welches innerhalb des NATO-Projektes "Science For Peace And Security" realisiert wird. Im bestehenden Modell wird die Fortbewegung durch phasenverschobene Whegs realisiert. Eine neue, biologisch inspirierte, Form der Fortbewegung bietet jedoch folgende Möglichkeit: Bei der Verwendung von Whegs nach dem Vorbild von Pantographenbeinen ist eine Kombination von starren Elementen und Federn möglich. Diese Feder können dazu beitragen, eine Reduktion des Drehmomentes, welches nötig ist um den Roboter fortzubewegen, zu erzielen. Dazu werden drei verschiedene Prinzipien untersucht und innerhalb dieser werden mehrere Parameter variiert. Mittels Mehrkörpersimulation wird das dem Modell entsprechende Drehmoment ermittelt und anschließend analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine geeignete Konstruktion und Parameterwahl eine Reduktion des bisher erforderlichen Drehmomentes um 1/3 oder sogar 1/10 möglich ist.



Falk, Kristoffer;
Werkzeuge für die Analyse der Schwerpunktbewegung von Menschen bei der Fortbewegung. - 44 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In dem Marienstift in Arnstadt, einem Fachklinikum für Orthopädie, werden Patienten untersucht, die unter anderem Beschwerden bei der Fortbewegung haben. Es wird dann entschieden, ob eine OP oder eine Physiotherapie für die Linderung der Probleme verwendet wird. Da diese Entscheidung bisher rein subjektiv getroffen wird, wurde in dieser Arbeit ein Programm entwickelt, welches den Verlauf des Körperschwerpunkts beim Gehen darstellen kann. Dadurch soll es mithilfe einer visuellen Analyse zum einen möglich sein, eine Entscheidung für eine Therapieart zu erleichtern, und zum anderen einen Fortschritt der angewandten Therapie zu erkennen. Das Programm basiert auf der Messung von Kraftmessplatten, auf welche der Patienten beim Gehen tritt. Der entstandene Datensatz wird dann bearbeitet und schließlich wird der Verlauf des Körperschwerpunkts berechnet sowie dargestellt. Zusätzlich wurde der Einfluss von Fehlern auf den Bahnverlauf analysiert und bei der Berechnung berücksichtigt.



Pfannstiel, Felix;
Kegel hohen Schlankheitsgrades für biotechnische Anwendungen. - 81 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Bachelorarbeit, beschäftigt sich mit der Fertigung eines Kegels mit hohem Schlankheitsgrad für biotechnische Anwendungen. Für die Verwendung an taktilen Sensorsystemen, zur Diskrimination und Lokalisation von Objekten und Oberflächen, soll der Kegel auf den Eigenschaften eines Sinushaares basieren. Es wird den Fragen nachgegangen, ob und wie so ein künstliches Tasthaar mit den Fertigungstechniken der TU Ilmenau herzustellen ist und welche Materialien dafür am besten geeignet sind. Dafür werden zuerst die Eigenschaften eines Sinushaares analysiert und ein Überblick gegeben, wie andere Forschergruppen ein künstliches Tasthaar realisiert haben. Dieses Informationen fließen in einen Anforderungskataloges ein, in dem geometrische, werkstofftechnische und fertigungstechnische Anforderungen für den zu fertigenden Kegel definiert werden. Um zu entscheiden mit welchen Werkstoffen und Fertigungsverfahren der Kegel gefertigt werden soll, werden diese anhand verschiedener Kriterien bewertet. Die Verfahren, mit der besten Bewertung, sind das 3D Druckverfahren Fused Deposition Modeling und das Nassätzen. Als Werkstoffe kommen dabei ABS bzw. Kupferdraht zum Einsatz. Nach der Auswahl erfolgen praktische Fertigungsversuche. Dabei werden die Verfahren im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit untersucht und die damit hergestellten Kegel bzgl. ihrer Geometrie beurteilt. Mit dem Fused Deposition Modeling ist es nicht möglich einen Prototypen zu fertigt, der den Vorgaben aus dem Anforderungskatalog genügt. Mit dem Ätzverfahren kann dagegen gezeigt werden, dass die Grundüberlegungen funktionieren. Daraus wurden erste Vorschläge für eine Automatisierung abgeleitet.



Kneip, Theresa;
Konzept und Machbarkeitsnachweis einer sensorisierten Lockeren Zahnspange. - 92 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die kieferorthopädische Behandlung mit einer Lockeren Zahnspange kann lang, schmerzhaft und am Ende trotzdem wenig erfolgreich sein. Um den Erfolg des Therapieverlaufs zu verbessern und zu verkürzen, wurden in dieser Bachelorarbeit ein Konzept und ein Machbarkeitsnachweis für eine sensorisierte Lockere Zahnspange ausgearbeitet. Die sensorisierte Lockere Zahnspange soll die Kräfte messen, die auf den Zahnhals des jeweils in seiner Position zu verändernden Zahns wirken. Dadurch kann die bis jetzt lediglich empirisch eingestellte Kraft exakter dosiert werden, so dass die Wahrscheinlichkeit eines positiven Behandlungsverlaufs steigt. Zunächst wurden die kieferorthopädischen und mechanischen Grundlagen und darauf aufbauend verschiedene Lösungsmöglichkeiten erarbeitet. Ausgehend von den Vor- und Nachteilen verschiedener Varianten konnte der bestmögliche Lösungsweg bestimmt werden. Dieses Lösungskonzept wurde dann mittels eines Machbarkeitsnachweises mit Hilfe eines Kiefermodells, zweier "Arduino Unos" und verschiedener Sensoren verifiziert.



Schmidt, Jane;
Aufarbeitung anatomischer Messdaten von carpalen Sinushaaren von Rattus norvegicus. - 73 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Alle Lebewesen haben sich durch eine differenzierte Ausprägung ihrer Sinnesorgane an ihr Lebensumfeld angepasst, so auch Rattus norvegicus. Die carpalen Sinushaare von Rattus norvegicus dienen vor allem zur Orientierung in ihrer Umgebung und stellen ein taktiles Sinnesorgan dar. Ziel ist es, aus der Beobachtung und Untersuchung des biologischen Vorbildes neue Erkenntnisse für die Technik zu gewinnen. Dazu soll im Rahmen dieser Arbeit eine genaue Untersuchung der geometrischen Größen carpaler Sinushaare erfolgen. Das Ziel meiner Arbeit ist, eine statistische Aufarbeitung anatomischer Messdaten von carpalen Sinushaaren von Rattus norvegicus durchzuführen. In der Vergangenheit beschäftigten sich damit unter anderem Frau Susanne Mende (Untersuchungen zur inneren Struktur carpaler Vibrissen) und Frau Sabine Wenzel (Entwicklung eines Verfahrens zur Morphometrie carpaler Vibrissen). Mit meiner Arbeit möchte ich an letztere anknüpfen. Zuerst wird in der Arbeit grundlegend auf Rattus norvegicus sowie die carpalen Sinushaare eingegangen. Außerdem werden die zu untersuchenden geometrischen Größen erläutert. Im Punkt drei folgt die Beschreibung der Messdatenerfassung. Dabei wird speziell auf die Datenaufnahme, die Durchlichtmikroskopie und die Bildverarbeitung eingegangen. Abschließend werden die Ergebnisse bezüglich der Länge und des Durchmessers der unterschiedlichen carpalen Sinushaare dargestellt und diskutiert.



Jäschke, Bianca;
Entwicklung eines Auswerteverfahrens zur Bestimmung veränderter Fußgeometrien anhand von Druckverteilungsdaten. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die Behandlung von Fehlstellungen des Fußes spielt im klinischen Alltag eine immer größere Rolle. Mit den etablierten klinischen Untersuchungen wie den bildgebenden Verfahren erhebt man lediglich statische Daten. Zur Beurteilung der dynamischen Belastung des Fußes während der Fortbewegung wird die sogenannte Pedobarographie verwendet. Zur Aufbereitung der mittels Pedobarographie gewonnenen Daten wurde eine Routine in MATLAB implementiert. Mittels dieser wurden klinisch relevante Parameter identifiziert. Ebenfalls mit MATLAB erfolgte die Ableitung eines Stand-Alone Programms unter einer graphischen Benutzeroberäche. Das Programmpaket soll die Auswertung dynamischer Effekte veränderter Fußgeometrien im klinischen Alltag erleichtern.



Röhr, Andreas;
Konzept zur Detektion von einfachen Hindernissen des biologisch inspirierten Roboters T-WHEX. - 80 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Der im Fachgebiet Biomechatronik entstehende Roboter T-WHEX wird innerhalb der vorliegenden Arbeit mit Sensoren zur Erfassung von Hindernissen ergänzt. Nach Sichtung relevanter Aspekte des Standes der Wissenschaft und Technik werden ausgewählte Sensoren vorgestellt und nach definierten Kriterien bewertet. Ziel ist ein funktionsfähiges Sensorsystem, welches einfache Hindernisse erkennen kann. Mit einem experimentellen Funktionsnachweis werden anschließend die Fähigkeiten des entstandenen Sensorsystems bewertet.



Schirmer, Brian;
Entwurf und Aufbau eines Systems zur Herstellung von thermoplastischen Polymermembranen. - 92 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf und den Aufbau eines Systems zur Herstellung von thermoplastischen Polymermembranen. Membranen, dass heißt sehr dünne Folien, aus Polymeren können für verschiedenste Applikationen im Bereich der Biomechatronik eingesetzt werden. In einer festen Einspannung können sie als schwingungsfähige Systeme sensorische Aufgaben übernehmen. Dazu sind besondere Anforderungen an Reinheit, Ebenheit und Dicke der Folien gegeben. Um solche Membranen herzustellen, kommen verschiedene Verfahren in Frage. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden diese systematisch aufgearbeitet und evaluiert. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Einsatz von Spin-On-Technologien. Eine prototypische Anlage zur Herstellung von Membranen nach einen speziellen Anforderungsprofil für schwingungsfähige Systeme wird vorgestellt. Es werden die wichtigsten Faktoren für die Produktion erläutert und Zukunftsaspekte aufgezeigt.



Eckstein, Jonathan;
Entwurf und Konstruktion eines neuartigen Instrumentes für die telemanipulatorische mikroinvasive Chirurgie. - 70 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Diese Bachelorarbeit hat zum Gegenstand, die Möglichkeit der Weiterentwicklung von einmalig verwendbaren Instrumenten der telemanipulatorischen mikroinvasiven Chirurgie, kurz T-MIC, zu untersuchen und einen Prinzipkatalog zu erarbeiten, der künftige Neuerungen in diesem Bereich erleichtern soll. Einweginstrumente der mikroinvasiven Chirurgie besitzen im Allgemeinen einen Gesamtdurchmesser von 5 mm, was außerordentliche Bedingungen an deren Bauform, die Integrierbarkeit der wirkenden Baugruppen sowie die verwendeten Werkstoffe stellt. Aktuelle und unkonventionelle Lösungen werden analysiert, deren Vor- und Nachteile diskutiert und neue Konzepte vorgestellt. Ein Anforderungskatalog wird erarbeitet und dazu genutzt, technische Prinzipe auf ihre Tauglichkeit zu untersuchen. Durch die Anwendung entwicklungsmethodischer Werkzeuge werden Prinzipe erarbeitet, miteinander verglichen und bewertet, um letztlich Vorzugslösungen aufzuzeigen, die weiter ausgearbeitet werden können. Das Ergebnis dieser Arbeit bildet die Analyse punktueller Verbesserungen an einem bestehenden Instrument sowie überschlägiger Ermittlung von Beanspruchungen mittels Finiter Elemente Methode (FEM).



Solf, Benjamin;
Techniken der Nutzer-bezogenen Online-Erhebung von Daten bei Mobilitätshilfen. - 66 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In der vorliegenden Arbeit werden die Techniken der Nutzerbezogenen Online-Erhebung von Daten bei Mobilitätshilfen betrachtet. Unter Voraussetzung der Nichtinvasivität der Messung erfolgt eine Auswahl an Vitalparametern. Ziel dieser Auswahl ist die Bewertung des Nutzerzustandes hinsichtlich der wirkenden Belastungsintensität und die Detektion eintretender Ermüdungserscheinungen. Anhand der Parameterauswahl kommt es zur Betrachtung der am Mobilitätssystem durchführbaren Bestimmungsmethoden. Ausgehend von den erhaltenen Informationen wird eine Marktanalyse durchgeführt. Um den späteren Einsatz des Systems an der Mobilitätshilfe zu gewährleisten, werden Restriktionen festgelegt, denen das System genügen muss. Abschließend erfolgen Bewertungen der Aussagekraft der Parameter sowie der Messbarkeit und Auswertung durch die vorhandenen Messsysteme. Basierend auf den Ergebnissen wird ein Konzeptentwurf erstellt, um ein System zur Online-Erhebung von Daten zu bilden. Der Fokus bei der Erstellung des Konzeptes liegt auf der Bewertung der Nutzersituation sowie der Online-Zugriff auf die Daten des Analysesystems, um spätere Einsatzzwecke zu ermöglichen.



Bredenstein, Simon;
Evaluation of mechanical parameters for an anchor system made of an absorbable polymer. - 85 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die Verwendung von Fadenankern aus bioresorbierbaren Polymeren zur Fixierung von Weichteilgewebe am Knochen hat sich seit Jahren in der orthopädischen Chirurgie etabliert. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse der Dauerfestigkeit des neuentwickelten, biodegradierbaren Stryker SonicAnchors. Der Einfluss des Polymerabbaus wurde hierbei durch eine in vitro Degradation realisiert. Zudem wurde der Prozess der Degradation in einem mathematischen Modell simuliert und mittels spezieller Materialwerte die Eignung des Polymers für eine Nutzung in lasttragenden Implantaten evaluiert. Die Zielstellung dieser Arbeit besteht in der Untersuchung der neuartigen Ankerfixierung für eine mögliche in vivo Anwendung durch in vitro Tests. Anhand mechanischer Tests, sowie der in vitro Degradation, wurde diese analysiert und mit einem für ähnliche Indikationen zugelassenem Fadenanker, dem so genannten predicate device, verglichen. Im unmittelbaren Vergleich zeigt der SonicAnchor, trotz einer in vitro Degradation, eine erhöhte Dauerfestigkeit im dynamischen Testsetup. Anhand diesen Untersuchungen wurde die Effektivität und Sicherheit des SonicAnchors bezüglich einer in vivo Nutzung bewiesen.



Mende, Lisa;
Krafteinleitung in Rückenorthesen: Untersuchung mittels eines teilintegrierten Messsystems. - 81 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Im Falle einer Osteoporose ist es wichtig frühzeitig zu handeln, um Frakturen und Fehlhaltungen zu vermeiden. Besonders die Wirbelsäule als zentrale Achse des menschlichen Körpers muss vor anhaltenden Schädigungen geschützt werden. Orthesen können dabei helfen bereits im Frühstadium der Erkrankung Bandscheiben und poröse Wirbel zu entlasten. Besonders im fortgeschrittenen Stadium sollte jedoch neben einer medikamentösen und physiotherapeutischen Behandlung auch die Verwendung einer Orthese in Betracht gezogen werden, um Wirbelfrakturen zu vermeiden und bereits entstandene Fehlhaltungen zu korrigieren. In der vorliegenden Arbeit wird auf Grundlage von Anatomie und Biomechanik der Wirbelsäule sowie der Kenntnis des Krankheitsbildes Osteoporose ein bestehendes Messsystem zur Untersuchung von Krafteinleitungen in Rückenorthesen beispielhaft am Produkt SofTec® Dorso der Firma Bauerfeind getestet und bewertet. Vorangestellt wird die technische Analyse der vorliegenden Orthese sowie die Erarbeitung einer Zielstellung der Versorgung mit dem medizinischen Hilfsmittel. Damit soll anschließend ein Wirksamkeitsnachweis der Orthese erstellt werden können. Außerdem dienen die Messergebnisse als Basis einer Produktoptimierung. Weiterentwicklungsmöglichkeiten des Messsystems sowie der Orthese selbst werden theoretisch betrachtet.



Mattern, Anne;
Standardisierte und nicht-standardisierte Methoden zur Gewährleistung einer kontaminationsfreien Zellkultur. - 79 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Im Laufe der Geschichte hat sich die Abtötung von Keimen (Bakterien, Viren, etc.), motiviert durch Erkenntnisse aus Medizin und Biologie, für eine wirksame medizinische Versorgung als unverzichtbar erwiesen. Je nach Wirkungsgrad der Keimabtötung unterscheidet man zwischen Desinfektion und Sterilisation (im Folgenden wird für beide der Sammelbegriff Entkeimungsverfahren benutzt): Fordert man die vollständige Abtötung bzw. Inaktivierung aller Keime, spricht man von Sterilisation; ist dagegen lediglich eine Reduktion der Keimanzahl ausschlaggebend, spricht man von Desinfektion. Neben der Anwendung in medizinischen und angrenzenden Bereichen, wie z.B. der Pharmazie, ist die Keimabtötung auch in miniaturisierten biologisch-technischen Systemen, sog. Mikro-Zellkultivierungssystemen, von großer Bedeutung. Nicht jede Keimabtötungsmethode ist auf Mikro-Zellkultivierungssystemen anwendbar, bspw. können bei Keimabtötung durch Hitze zu hohe Temperaturen Komponenten der Mikrosysteme schädigen. Ziel dieser Arbeit ist deshalb, einen Überblick über standardisierte und nicht-standardisierte Desinfektions- und Sterilisationsverfahren zu geben und deren Eignung für die Anwendung auf Mikro-Zellkultivierungssysteme zu evaluieren. Um dieses Ziel zu erreichen werden zunächst biologische Grundlagen, vor allem um die Angriffspunkte für Entkeimungsverfahren bei verschiedenen Mikroorganismen und Viren darzustellen, und Mikro-Zellkultivierungssysteme diskutiert. Ausgehend davon folgt eine umfangreiche Übersicht über mehr als 40 Entkeimungsverfahren, inkl. tabellarischer Darstellung. Anschließend werden für eine Evaluierung der Entkeimungsverfahren Kriterien, die die Vereinbarkeit mit Mikro-Zellkultivierungssystemen bewerten, erarbeitet. Mit Hilfe der Bewertungskriterien wird schließlich eine Auswahl von 27 der am ehesten geeigneten Verfahren evaluiert, ebenfalls mit tabellarischer Darstellung. Vergleichsweise einfach handzuhabende Verfahren, basierend auf Peressigsäure und superoxidiertem Wasser, erweisen sich nach Abwägung aller Aspekte als gut geeignet.



Freckmann, Johannes;
Ein Beitrag zur technischen Biologie der Häutung von Stabschrecken. - 56 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

In dieser Arbeit wurden durch eine umfangreiche Literaturrecherche Informationen zu Stabschrecken und deren Häutungsvorgang zusammengetragen. Dabei wurde im speziellen auf Fortpflanzung und Entwicklung, externe Anatomie, Systematik und letztendlich den Häutungsprozess der Stabschrecken eingegangen. Den Häutungsvorgang betreffend geht es um eine Unterteilung des Prozesses in Phasen und eine Beschreibung eben dieser, um charakteristische Bewegungsabläufe und hormonelle Regelungen. Basierend auf diesen Recherchen wurde eine auf Video aufgezeichnete Häutung analysiert und beschrieben. Im letzten Teil der Arbeit wurde auf ungeklärte Fragen bezüglich des Verhaltens bestimmter Strukturen beim Häutungsvorgang eingegangen. Im speziellen geht es in diesem Teil der Arbeit um Tasthärchen auf den Fühlern und die abdominalen Tracheenöffnungen (Stigmen). Auch wurde versucht mit Hilfe von lichtmikroskopischen Aufnahmen zu klären, ob Muskeln direkt an den bei der Häutung abgeworfenen Hautschichten angreifen. Im Ausblick wurden dann mögliche Versuche zur weiterführenden Forschung bezüglich der zuvor erörterten Fragestellungen aufgeführt und Methoden zur Klärung anderer noch offener Fragen vorgestellt.



Kirchhofer, Tim;
Entwurf und Programmierung der Ansteuersoftware zur Informationsvermittlung über die Fußsohle auf einem Vibro-Prüfstand mit Ablage der Vibrationsmuster in einer Datenbank. - 132 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

In der Arbeit werden der Entwurf und die Programmierung einer Ansteuersoftware mit Datenbank für einen Vibrationsteststand beschrieben. Im Rahmen des Forschungsprojektes Bundschuh der Fachgebiete Biomechatronik und Systemanalyse wurde hierfür ein Teststand entwickelt. Die Ansteuersoftware besteht aus den drei Komponenten Mikrocontroller, Benutzeroberfläche und der Datenbank. Zu Beginn der Arbeit werden verschiedene Prozess- und Datenbankmodelle sowie Entwurfsmuster für Benutzeroberflächen vorgestellt, welche im späteren Verlauf für den Entwurf verwendet werden sollen. Weiterhin werden unterschiedliche Schätzverfahren für die Anforderungen beschrieben. Danach folgt das Lastenheft, welches die Funktionen des Systems aus Auftraggeber-Sicht beschreibt. Ausgehend von diesem Dokument werden eine Anforderungsanalyse sowie eine Aufwandsschätzung durchgeführt um zu bestimmen, ob sich die Entwicklung des Systems lohnt. Als Schätzverfahren wird die Function-Point Methode gewählt, da diese, ausgehend von den Systemfunktionen, eine zeitliche Bestimmung durchführt. Nach dem Beweis, dass der Entwurf des Systems, da eine fertige Systemlösung nicht existiert, notwendig ist, muss ein passendes Prozess- und Datenbankmodell ausgewählt werden. Wichtig für die Entscheidung sind die gewünschten Anforderungen. Als Prozessmodell wird das V-Modell gewählt, da es durch seine Testbarkeit garantieren kann, dass die gewünschten Ziele erreicht werden. Als Datenbankmodell wird eine selbstentworfene *.txt-Struktur verwendet. Zudem müssen die Entwicklungsumgebungen festgelegt werden. Als Resultat der vorhergehenden Analysen wird das Pflichtenheft erstellt, welches die Ziele, Funktionen und Randbedingungen des Systems enthält. Es ist die Grundlage für den weiteren Verlauf. Im nächsten Schritt werden der Grobentwurf und anschließend der Feinentwurf des Systems vorgenommen. Hierbei wird das System von den hohen zu den tiefen Abstraktionsstufen hin entworfen, bevor es implementiert wird. Nachdem die Implementierung abgeschlossen ist, folgt die Überprüfung der Funktionalitäten. Diese findet ebenfalls in allen Abstraktionsstufen statt. Ausgehend von den Testergebnissen kann daraufhin ein Fazit gezogen werden, ob alle gewünschten Ziele erreicht wurden. Neben den Testergebnissen muss auch überprüft werden, ob die Aufwandsschätzung korrekt und die Anforderungsanalyse fehlerhaft war.



Berg, Marijke; van den
Kinematik der räumlichen Führung carpaler Vibrissen. - 70 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Trajektorien der Vorderextremität von Rattus norvegicus bei der ungestörten Lokomotion ermittelt mit dem Ziel, diese für eine mechanische Führung zu verwenden. Ein abgetrenntes Rattenbein soll dabei mit einem sogenannten Pedipulator auf den analysierten Bewegungsbahnen geführt werden, um weiterführende Untersuchungen der carpalen Tasthaare am Handgelenk der Ratte mit Hilfe von Nahaufnahmen zu ermöglichen. Das Ziel dieser Arbeit ist, die Laufbewegung von Rattus norvegicus zu analysieren und eine natürliche Bewegungsbahn der einzelnen Gelenkpunkte zu ermitteln, damit diese für die Führung der Vordergliedmaße mit dem Pedipulator verwendet werden können. Durch diese Analyse soll festgestellt werden, wie eine mögliche Einspannung des Beines in den Pedipulator aussehen und welche Regionen der Extremität für die Pedipulation verwendet werden können. Für die technische Nutzung von Vibrissen muss zunächst die biologische Vorlage vollständig erforscht und ihre genaue Funktionsweise verstanden werden. Einen Ausgangspunkt dafür bilden Experimente sowie Bewegungsstudien und mikroskopische Untersuchungen. Die theoretische Grundlage dieser Arbeit ist eine Untersuchung der Knochen der Vorderextremität sowie die verbindenden Gelenke und ihre Freiheitsgrade. Zum besseren Verständnis der Bewegung werden die Muskeln, die bei der Lokomotion eine Rolle spielen, sowie die Definition des Schrittzyklus und seine Einteilung in verschiedene Gangphasen eingehend erläutert. Ebenso werden die Grundlagen der Bewegungsanalyse, beginnend bei den historischen Anfängen bis hin zu den heutigen Verwendungszwecken und Methoden der Bewegungsanalyse beschrieben. Dabei wird auf die Vor- und Nachteile von 2D- und 3D- Bewegungsanalysen eingegangen und der Stand der Technik bei Arbeiten mit ähnlicher Zielstellung dargelegt. Im Hauptteil wird nach einer Gegenüberstellung verschiedener für diese Analyse in Frage kommenden Softwaretools die Entscheidung für das verwendete Analyseprogramm SkillSpector begründet. Für die Analyse werden vom Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena zur Verfügung gestellte, dynamische Röntgenaufnahmen verwendet. Fünf geeignete Aufnahmen werden für die Analysen ausgewählt. In den Aufnahmen werden die Anatomical Landmarks Zehenspitze, Handgelenk, Ellenbogen, Schultergelenk und das Ende des Schulterblattes manuell identifiziert und mit dem Mauszeiger markiert. Die Kalibrierung erfolgt mit einem würfelförmigen Kalibrierkörper mit einem Rasterabstand von 1 cm. Zur Minimierung der Fehler werden die Analysen jedes Videos fünf Mal durchgeführt und gemittelt. Die mit SkillSpector erfassten Daten werden mit Microsoft Excel weiterverarbeitet und dabei die Trajektorien einer gemeinsamen Modellbewegung sowie die Öffnungswinkel des Schulter- und des Ellenbogengelenks ermittelt. Aus den Ergebnissen folgen Empfehlungen, an welcher Stelle ein abgetrenntes Rattenbein in einen Pedipulator eingespannt werden kann, sowie ein Vorschlag, wie diese Einspannung aussehen könnte. Die Ergebnisse dieser Arbeit für die Öffnungswinkel des Schulter- und Ellenbogengelenks sind durchaus mit den Ergebnissen anderer Forschungsgruppen vergleichbar. Die gewonnen Trajektorien der Gelenkpunkte können in einem nachfolgenden Projekt für die Aufprägung der Bewegung mit dem Pedipulator genutzt werden um so die carpalen Tasthaare am Handgelenk der Ratte mit Hilfe von Nahaufnahmen untersuchen zu können.



Povalev, Julia;
Herstellung und Charakterisierung von organischen Bauelementen auf flexiblen Trägern für die Anwendung in BioMEMS. - 50 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Herstellung und Charakterisierung von organischen Bauelementen. Diese sollen auf flexiblen Substraten aufgebracht und schlussendlich in sogenannte BioMEMS (bio micro-electro-mechanical systems) integriert werden. Organische Halbleitereffekte und Bauelemente sind seit einigen Jahren Forschungsfeld vieler Institute und Arbeitsgruppen. Diese Erweiterung der klassischen Halbleitertechnik und die Herstellung der Strukturen auf flexiblen polymeren Trägern erweitert das Anwendungsspektrum erheblich. Feldeffekttransistoren und Leuchtdioden sind die wichtigsten Vertreter der organischen Halbleitertechnologie. Diese Arbeit beschreibt die Eigenschaften und die Realisierung organischer Halbleiterbauelemente auf flexiblen Trägern. Es wird außerdem diskutiert, ob die in dieser Arbeit gefertigten organischen Bauelemente als Sensorelemente für Bio-Mikrosysteme geeignet sind. Diese Möglichkeit wäre eine weitere erhebliche Erweiterung des Forschungsfeldes. Dazu wurden verschiedene Materialkombinationen bzw. Herstellungsvarianten getestet und elektrische Strom- und Spannungsmessungen an den Komponenten durchgeführt.



Wang, Ge;
Biomimetic synthesis of n-doped TiO2 on si templates. - 42 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Biomimetische Mineralisierung ist eine nützliche Methode für die Synthese von modernen Materialien komplexer Form, hierarchischer Organisation und kontrollierter Größe, Form und Modifikation. Sie bietet Zukunftspotential für die Steigerung der Biokompatibilität vom Implantatmaterialien. Bei der biomimetischen Mineralisierung können biologische Moleküle oder synthetische Analoga als Templates verwendet werden, welche die Bildung von anorganischen Oxiden katalysieren. Gegenstand dieser Arbeit ist die Konsolidierung der werkstoffkundlichen Grundlagen solcher erhofften biomedizintechnischen Anwendungen mittels Testung und darauf aufbauende Optimierung eines neuen biomimetischen Synthese-Verfahrens zur Synthese von Titanoxid-basierten Materialien. Mit dem im Folgenden detaillierten Verfahren (s. "Synthese") entstehen Partikel und Oberflächen, deren potentielle Biokompatibilität aus den Ergebnissen des Standes der Wissenschaft und Technik, der Laborerfahrungen und der ausgewählten Prüfverfahren (s. "Analyse") nicht widerlegt werden kann. In den Versuchen werden nanoporöse Si-Nanopillars-Arrays als Träger verwendet, welche in die Lösung von Protamin (PA) und die Lösung eines Titandioxid-Vorläufers (Ti-BALDH) eingetaucht werden. Durch Kapillarwirkung und elektrostatische Anziehung werden positiv geladene Protamine an den Si-Nanosäulen absorbiert, dann werden Hydrolyse und Kondensation von Ti-BALDH induziert, dabei werden die negativ geladenen TiO2 gebildet. Damit wird das schichtweise Abscheiden von Protamin/TiO2-Hybridmaterialien auf der Oberfläche der Si-Nanosäulen ermöglicht. Nach einer anschließenden Calcinierung stehen N-dotierte TiO2/Si-Nanopillar-Arrays mit nanoporöser Struktur zur Verfügung, deren Dicke durch Veränderung der Abscheidungszyklen gesteuert werden kann. Die TiO2-Nanopartikel werden mit Hilfe von XRD, SEM und UV-Vis charakterisiert. In einem Ausblick werden potentielle Anwendungen von TiO2 in der Medizin diskutiert.



Kaiser, Eva;
Konzeption und Durchführung von Probandentests zur Ermittlung und Überprüfung von Vibrationsmustern zur Informationsvermittlung über die Fußsohle auf einem Vibroprüfstand. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Diese Bachelorarbeit ist Teil des Projektes Bundschuh, welches unter anderem eine Orientierungshilfe für die ältere Bevölkerung und Demenzkranke beinhaltet. Sie soll als Vibrationsmechanismus in die Schuhsohle integriert werden. Ziel der Arbeit war es Vibrationsmuster zu entwickeln, die Informationen codieren. Dies wurde einerseits durch an den Morsecode angelehnte Muster realisiert und andererseits durch logische Navigationsmuster, die z. B. ein Abbiegen nach rechts symbolisieren. Des Weiteren wurden fünf Hypothesen aufgestellt, die mittels entwickelter Sensibilitätstests überprüft wurden. Der Teststand für diese Sensibilitätstests wurde in diesem Fall mit vier Unwuchtmotoren bestückt, wobei jeweils eine Motor unter Hallux, Ballen links, Ballen rechts und Ferse platziert war. Als Ergebnis stellte sich heraus, dass eine räumliche Differenzierung des Hallux und der beiden Motoren unter dem Ballen möglich war. Eime räumliche Differenzierung an der Ferse war nicht möglich. Bei einer Frequenz von 200 Hz war in dieser Testreihe das Sensitivitätsminimum. Die aufgestellten Hypothesen konnten teilweise belegt, teilweise widerlegt werden.



Finke, Tara Tanita;
Methoden zum Nachweis der Sterilität von Mikrobauelementen. - 72 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die Sterilisation bzw. Desinfektion ist eine etablierte Methode, um Materialien und Gegenstände weitestgehend von lebenden Mikroorganismen und Viren zu befreien. Um den Erfolg der Sterilisation/ Desinfektion gewährleisten zu können, muss eine Keimzahlreduktion von mindestens 10^6 für hochresistente Mikroorganismen erfolgen. Gegenstand dieser Arbeit ist, eine geeignete Methode zum Nachweis der Sterilität an einem Mikrobauelement zu finden, damit ein Mikro-Zellkultivierungs-system stabil in Betrieb genommen werden kann. Um die Eignung einer Sterilisationsmethode und den Nachweis der Keimfreiheit an einem Mikrobauelement experimentell zu testen, müssen die Dimensions- und Material-parameter beachtet werden, da standardisierte Verfahren nicht uneingeschränkt auf diese übertragbar sind. Voraussetzung für die Planung und Durchführung der Experimente waren die biologischen und medizintechnischen Grundlagen. Dabei stellte sich heraus, dass Bakterien und Viren unterschiedliche Resistenzstufen besitzen. Vor allem Bakteriensporen können nur mit Hilfe von stark dosierten Sterilisationsmitteln abgetötet werden. Auch die Gegenüberstellung der Prüfmethoden zeigte, dass ausschließlich biologische Methoden den direkten Nachweis der Keimfreiheit liefern. Demzufolge wurde nach ausführlicher Planung der experimentellen Untersuchung die Kontamination mit nichtsporenbildenden Bakterien, die Desinfektion mit Alkohol, den Nachweis mit Hilfe eines Nährmediums festgelegt und erfolgreich durchgeführt. Zusammenfassend zeigten die Ergebnisse, dass sich die Desinfektions- und Nachweismethode an einem Mikrobauelement erfolgreich durchführen lässt, ohne diese zu beschädigen.



Herrmann, Isabel;
Optimierung eines Testsystems zur inhalativen Applikation von Wirkstoffen. - 98 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Das COAALA MOUSE-System ist ein präklinisches Testsystem, das in Zusammenarbeit des Helmholtz Zentrum München mit der Activaero GmbH entwickelt wurde. Dieses Inhalationssystem soll das Drug Targeting ermöglichen, also die zielgerichtete Applikation von aerosolisierten Wirkstoffen in spezifische Lungenregionen im Mausmodell. Durch den speziellen Aufbau des Systems können verschiedene Arten von Verneblern angewendet werden. Dieser Prototyp muss jedoch zunächst aus Tierschutz- und Kostengründen mittels einer passenden in vitro-Methode optimiert werden, um später die Anwendung für in vivo-Wirkstofftests zu ermöglichen. Zur Optimierung des COAALA MOUSE-Systems wurde im Rahmen dieser Arbeit eine in vitro-Methode entwickelt. Diese wurde zunächst in experimentellen Untersuchungen an einem bereits opti-mierten kommerziellen Inhalationssystem, dem FLEXIVENT-System (Scireq, Kanada), getestet und lieferte vielversprechende Ergebnisse. Durch die in vitro-Methode konnte die vollständige inhalierbare Dosis gesammelt werden, sodass anschließend daraus die Applikationseffizienz des Inhalationssystems FLEXIVENT bestimmt werden konnte. Anschließend daran wurde diese in vitro-Methode zur Optimierung des COAALA MOUSE-Systems verwendet. Die dazu durchgeführten Experimente lieferten jedoch keine Ergebnisse, die auf die Applikationseffizienz des COAALA MOUSE-Systems schließen ließen. Der Wirkstoff verdunstete fast vollständig in diesem Testsystem, sodass mit der hier verwendeten in vitro-Methode nur der gasförmige Wasseranteil des Wirkstoffs anstatt Aerosol gemessen wurde. In die Lunge des Versuchstiers würde somit in späteren in vivo-Versuchen kein flüssiges sondern lediglich trockenes Aerosol appliziert werden. Es zeigte sich, dass sowohl die in vitro-Methode als auch das präklinische Testsystem COAALA MOUSE weiterhin optimiert werden müssen.



Scholz, Kathrin;
Etablierung von biogel-basierten, dreidimensionalen Zellkulturen in Scaffolds. - 90 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

In den letzten Jahrzehnten hat sich das Tissue Engineering weiterentwickelt, um eine große Anzahl von Geweben und Organen rekonstruieren und reparieren zu können. Diese Arbeit beschäftigt sich damit, Scaffolds mit Hilfe von Hydrogelen einzugelieren. Scaffolds bieten Zellen ein Gerüst für den Aufbau einer 3D-Matrix. Ein vielversprechender Ansatz ist, Zellen in Hydrogele einzubetten und dadurch eine Matrix ananlog zur nativen 3D-Umgebung zu schaffen. Ein Nachteil der Einbettung von Zellen in Hydrogelen besteht darin, dass der Stofftransport innerhalb der Gele gehemmt wird und es dadurch zu einer Unterversorgung der eingelierten Zellen mit Nährstoffen kommt. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollte die Eignung verschiedener Gele für die Etablierung einer stabilen 3D-Zellkultur getestet werden. Zum Einsatz kamen dabei auf Alginat, Kollagen und Gelatine basierende Biogel-Systeme. Zusammenfassend können folgende Ergebnisse der Arbeit extrahiert werden: 1. Zellen konnten mit Hydrogelen in Scaffolds eingeliert werden. Es wurde eine geeignete Besiedlungsmethode entwickelt, um die Scaffolds mit unterschiedlichen Zell/Hydrogel-Systemen zu besiedeln. Mit der Rasterelektronenmikroskopie und der Konfokalen-Laser-Scanning-Mikroskopie konnte eine Aussage über die Verteilung des Hydrogels auf und in dem Scaffold getroffen werden. 2. Ein positiver Einfluss auf die Versorgung der Zellen mit Nährstoffen konnte bei einer dynamischen Kultivierung der Scaffolds festgestellt werden. 3. Mit Hilfe der erarbeiteten Methoden war es möglich ein Ranking zwischen den eingesetzten Biogel-Systemen zu treffen.



Krauß, Benedikt;
Entwicklung eines Verfahrens zur mechanischen Testung von biogenen Sehnenersatzmaterialien. - 105 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist die mechanische Testung biogener Sehnenersatzmaterialien, welche aufgrund des häufigen Auftretens von Sehnenverletzungen und den noch verbesserungswürdigen Behandlungsmethoden im Rahmen eines Fachpraktikums an der Medizinischen Hochschule Hannover entwickelt wurden. Im Laufe der Recherchen zeigte sich jedoch, dass die in der heutigen Zeit eingesetzten Prüfverfahren für den Zugversuch an Sehnen - besonders in Bezug auf die Einspannung - noch nicht ausgereift sind. Eine Reihe von immer wiederkehrenden Problemen, wie das Auftreten von Quetschungen und Einkerbungen, das Abgleiten der Proben und die zu erwartende Beeinflussung ihrer Eigenschaften (zum Beispiel durch Kälte), führten dazu, dass ein neues Verfahren zur Befestigung der Testobjekte in der Zugprüfmaschine entwickelt werden musste. Zu diesem Zweck wurde in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Hochschule Hannover ein Anforderungskatalog erstellt. Daran orientiert wurde ein neuer Einspannmechanismus entwickelt, welcher die relativ weichen und dünnen Sehnenkonstrukte auf eine schonendere Art und Weise fixieren soll. Der grundsätzliche Gedanke hinter der Konstruktion war eine gleichmäßige Verteilung der Spannkraft auf eine größere Fläche als es bei den heute verwendeten Einspannklemmen der Fall ist. Umgesetzt wurde dies über einen Silikonhohlzylinder, welcher sich durch eine von außen aufgezwungene Verformung um die in seinem Innenraum platzierte Probe schließt und sie somit fixiert. Dies ermöglicht dementsprechend eine gleichmäßige Verteilung der aufgebrachten Kraft über die gesamte Oberfläche der Sehnenkonstrukte und somit eine punktuell geringere Belastung, wodurch eine schonendere Einspannung realisiert werden kann.



Roeder, Richard;
Entwicklung eines Prototyps für ein anatomisches Trainingsmodell der Brustwirbelsäule mit operationsrelevanten Weichstrukuren zur Simulation einer Rückenmarkstimulation. - 50 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Thema dieser Arbeit ist die Konstruktion und Evaluierung eines anatomischen Modells der Brustwirbelsäule, welches eine wirtschaftlichere Alternative zu Leichenpräperaten darstellt. Dafür werden medizinische Bilddaten individueller Anatomie genutzt und für die genutzten Fertigungs-Verfahren aufbereitet. Die stufenweise Entwicklung und Erprobung des Systems erfolgt durch Unterstützung von Medizinern. Für die Fertigung der Prototypen wurden geeignete Werkstoffe und Fertigungsverfahren ermittelt und angewandt.



Machts, René;
Energieversorgung von aktiven Implantaten am Beispiel eines ruminalen pH-Monitoringsystems. - 76 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Zurzeit werden aktive Implantate, beispielsweise Herzschrittmacher, mit Primärzellen (Batterien) versorgt. Diese Primärzellen werden verbraucht und müssen nach einer bestimmten Zeit ersetzt werden. Das bedeutet oft eine Operation für den Implantatträger. Durch die Nutzung der vom Körper bereitgestellten Energieformen könnte das aktive Implantat länger arbeiten. Dieses Prinzip nennt sich Energy Harvesting. Ziel dieser Arbeit war es eine Pansensonde (ruminales pH-Monitoringsystem) mittels der vom Rind bereitgestellten Energie zu versorgen. Das ruminale pH-Monitoringsystem hat dabei die Aufgabe frühzeitig fütterungsbedingte Krankheiten zu erkennen. In der vorliegenden Arbeit wurden zunächst die verschiedenen Energieformen im Reticulorumen abgeschätzt und ein geeignetes Wandlungsprinzip mittels eines Anforderungskatalogs bestimmt. Die Wahl fiel dabei auf die Nutzung der thermischen Energie, mittels der Wandlung über Thermogeneratoren. Anschließend wurde ein Demonstrator entworfen und dimensioniert, der in verschiedenen In-Vitro-Versuchen die thermische Energie in elektrische Energie gewandelt hat. Dabei wurden Spitzenleistungen von ca. 160 [my]W erreicht. Darauf folgend wurde eine Pansensonde entworfen, die einem Versuchtier am fzmb Bad Langensalza über eine Fistel appliziert wurde. In diesem In-Vivo-Versuch wurden Spitzenleistungen von ca. 35 [my]W erzielt.



Koeck, Kim;
Kombinierte Anbindung und Freisetzung von Biomolekülen über das Layer-by-Layer- Beschichtungsverfahren. - 91 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die Layer-by-Layer-Deposition ist eine bereits etablierte Methode zur Herstellung von Polyelektrolyt-Multischichten für die Anwendung als Wirkstofffreisetzungssysteme in der vaskulären Intervention. Neben einer optimierten Steuerbarkeit der Freisetzung von Wirkstoffen ist vor allem eine Biofunktionalisierung der Oberfläche eines solchen Schichtaufbaus interessant, um unerwünschte Fremdkörperreaktionen zu vermeiden. Gegenstand dieser Arbeit ist die Biofunktionalisierung des grundlegenden Schichtaufbaus auf Basis des biodegradierbaren Scaffoldmaterials Poly(L-lactid) (PLLA) mit den Polyelektrolyten Chitosan (Chit) und Polyacrylsäure (PAA) sowie dem Modellwirkstoff Avidin-FITC bzw. dem Wachstumsfaktor VEGF. Dabei stellt der alternierte Schichtaufbau PLLA+5x (Polykation|Polyanion|Biomolekül|Polyanion) die Grundlage für die Biofunktionalisierung dar. Diese erfolgt in zwei Schritten: In einem ersten Modifikationsschritt wird das Biomolekül Streptavidin mit Hilfe eines Crosslinker-Systems an der Oberfläche des beschichteten Scaffoldmaterials immobilisiert. Im Anschluss wird die hohe Affinität der Biomoleküle Streptavidin und Biotin genutzt, um das Vitamin Biotin mit gebundener RGD-Sequenz anzubinden. Ziel der Entwicklung dieses Systems ist die Freisetzung des inkorporierten endothel-spezifischen Wirkstoffs VEGF in Kombination mit einer stabilen Biofunktionalisierung mit Zelladhäsionsmolekülen (RGD). Zum einen soll damit ein Anbinden von Endo-thelzellen an die RGD-Sequenz erreicht werden und zum anderen bewirkt der Wachstumsfaktor mit proliferationsfördernder Wirkung ein Einwachsen des Im-plantatmaterials mit körpereigenen Endothelzellen. Neben der Herstellung eines solchen Systems wurde der Einfluss der Biofunktionalisierung im Hinblick auf die Benetzbarkeit, Morphologie, Proteinverteilung und Schichtdicke untersucht. Zudem wurde innerhalb von in-vitro Studien das diffusionsgesteuerte Freisetzungsverhalten des Modellwirkstoffs und des Wirkstoffs analysiert. Die Ergebnisse zeigen eine erfolgreiche Biofunktionalisierung sowie eine deutliche Abhängigkeit der modifizierten Proben in Bezug auf die Freisetzungsstudien. Zusammenfassend ist das LbL-Verfahren sehr gut geeignet für die Biofunktionalisierung der Tetralayer. Durch die vielseitige Kombination von Polyelektrolyten und Wirkstoffen ergeben sich viele Möglichkeiten. Allerdings bedarf diese Methode für einen in-vivo-Einsatz noch einiger Optimierungen.



Fehlandt, Benjamin;
Influence of geometry parameters of coronary stents on the mechanics of their deformation. - 52 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die Prävention von Restenose im Herzen, dem erneuten Verschluss eines vorher operativ geweiteten Herzkranzgefäßes [1], ist das Ziel jeder Forschung , die sich mit Coronarstents auseinandersetzt. Laut der European Society of Cardiology waren 2012 die Herzkrankheiten mit 47 % die häufigste Todesursache in Europa [2]. Diese Arbeit hat sich das Ziel gesetzt, dieser Zahl entgegenzuwirken. Das Institut Material Science and Engineering der Budapest University of Technology and Economics bekam die Erlaubnis, aus menschlichen Herzkranzgefäßen explantierte, deformierte und gebrochene Stents zu untersuchen. Im Zentrum dieser Bachelorarbeit steht einer dieser Stents. Dieses Exemplar wies 3 Tage nach der Operation über 10 Brüche auf. Um Gründe für das Problem dieses Falls (insbesondere der Bruchstellen) zu erhalten, wurde die Arbeit in folgende 3 Teile gegliedert. Der erste beschäftigt sich mit Literaturrecherche. Dieser soll klären, wie im Allgemeinen Brüche dieser Art bei Stents untersucht werden und wie ein sehr einflussreicher Faktor, das Stentdesign, zur Prävention beitragen kann. Der 2. Schritt umfasst die Analyse des genannten speziellen Falles. Dieser wird zunächst mit der Hilfe von Röntgenbildern des gebrochenen Stents genauer beleuchtet. Anschließend wird die Finite-Elemente-Methode zum Einsatz gebracht, um die im Stent herrschenden mechanischen Spannungen während des im Blutgefäß abgelaufenen Verformungsprozesses und letztendlich des Bruches zu simulieren. Der letzte Teil verbindet alle behandelten Fakten und zieht zum Zwecke der Optimierung Schlüsse aus den Erkenntnissen. Diese Arbeit soll die Bedeutung der Erforschung von Ursachen für Brüche der Stentstruktur unterstreichen und als Ergänzung der bereits bekannten Ergebnisse verstanden werden, bzw. zu guter Letzt zur Verbesserung der Lebensqualität der Patienten beitragen.



Wegerich, Philipp;
Konzeption, Aufbau und Funktionstest eines Messgerätes zur Bestimmung der Flimmerverschmelzungsfrequenz. - 55 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Im Grundlagenteil der vorliegenden Arbeit wurden die Ursache sowie einige Einflussfaktoren der Flimmerverschmelzungsfrequenz hinterleuchtet und verschiedene Möglichkeiten zur Messung dieser Frequenz dargestellt. Eine Marktübersicht und die Analyse des Vorgängersystems führten zur Einteilung des geplanten Messsystems in mehrere Funktionsgruppen. Es wurden jeweils verschiedene Umsetzungsmöglichkeiten diskutiert und darauf basierend eine Wahl getroffen. Die anschließende Konstruktion des Messgerätes wurden dokumentiert und die Funktionsweise der einzelnen Komponenten beschrieben.



Blank, Cathrin;
Systematisierung von gestenbasierten Eingabeaktionen in Mensch-Maschine-Schnittstellen : Evaluation eines Konzepts alltagsgerechter, intuitiver Eingabegesten mittels ausgewählter Nutzertests. - 59 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Das Ziel der Mensch-Computer-Interaktion ist es die Interaktion zwischen Mensch und Computer zu verbessern. Immer mehr Forschungsgruppen interessieren sich für eine berührungslose Kommunikation zwischen Mensch und Computer. Dabei greifen sie für die Interaktion auf natürliche Fähigkeiten des Menschen zurück. Sie verwenden Gesten zur berührungslosen Kommunikation. Doch welche Gesten eignen sich dafür? Dieses Thema wird in der nachfolgenden Arbeit dargestellt. Es werden Gesten aus verschiedenen Bereichen ausgewählt und für technische Prozesse systematisiert. Die ausgewählten Gesten werden nach Aspekten der Alltagstauglichkeit, Verständlichkeit, intuitiven Nutzbarkeit und Ausführbarkeit, auch durch Personen mit funktionellen Einschränkungen, untersucht. Anschließend wird ein praktischer Test, in Form einer Befragung von Probanden, durchgeführt. Hierbei wird festgestellt, wie die Probanden die Gesten verstehen und ob sie diese selbst ausführen würden. Abschließend werden die Ergebnisse des Test diskutiert und wenn möglich eine Empfehlung von Gesten für berührungslose Kommunikation zwischen Mensch und Computer gegeben.



Recknagel, Denise;
Prinzipien der Beißkraftmessung bei Säugetieren. - 73 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Diese Recherchearbeit präsentiert und bewertet die gängigsten Methoden der Beißkraftmessung. Als Modellsystem dient hier stellvertretend für alle anderen Säugetiere (inklusive des Menschen) der Hund. Die Beißkraft liefert entscheidende Erkenntnisse hinsichtlich des Zusammenhangs mit dem Kieferdesign. Sie wird durch individuelle Aspekte und die Messmethode an sich beeinflusst. Eines der ersten in vivo Beißkraftmessgeräte für Tiere basiert auf dem Prinzip einer Beißgabel. Mit dem Biss kommt es zu Dehnungen am Gerät, welche durch in einer Wheatstone Brücke verschalteten DMS erfasst werden. Eine Erweiterung dieser Methode ist die Muskel-Elektrostimulation bei betäubten Tieren, wobei jedoch die unnatürliche Muskelstärke gemessen wird. Man unterscheidet zwischen zwei Hauptmethoden der indirekten Beißkraftmessung. Die Dry Skull-Methode schätzt die Beißkraft mittels Modellvorstellungen ab, wenn in vivo Messungen an lebendigen Tieren nicht durchführbar sind. Diese Methode bietet gute Ansätze, jedoch ist eine Validierung mit mehr empirischen Daten nötig. Eine andere indirekte Möglichkeit bieten EMG-Messungen. Da keine der bis zu diesem Zeitpunkt angewandten Messmethoden alle Einflussfaktoren berücksichtigen, wird ein Anforderungskatalog an das Kraftmessgerät der Zukunft erarbeitet. Gleichzeitig werden Verbesserungen oder Lösungsvorschläge unterbreitet. Eventuell sollte öfter mit der Größe des Beißdrucks gearbeitet werden, da dieser als ein besser geeigneter Indikator erscheint. Auch sollte das Design des Beißkörpers überdacht werden. Bisher stützten sich die meisten in vivo Beißkraftmessungen auf die Konstruktion der ursprünglichen Beißgabel. Es ist sehr schwierig, die zahlreichen Messmethoden vom Menschen auf ein Tier zu übertragen. Eine seriöse Messung der Beißkraft ist bis jetzt nur beim Menschen möglich, bei Tieren lässt sich das Zubeißen auf eine Messeinrichtung nicht gezielt unter gleichen Bedingungen erzeugen. Es gibt zahlreiche Studien, die sich mit der Beißkraft von Säugetieren beschäftigen, doch bis zu diesem Zeitpunkt wurden nach aktuellem Kenntnisstand erst bei wenigen Säugetierarten direkte Messungen durchgeführt. Das Gebiet der Beißkraftmessung bei Säugetieren birgt noch großes Forschungspotential. Falls es gelingt, die in vivo Beißkraftmessung zu verbessern und zu vereinheitlichen, würde ein genaueres Verständnis der Beißkraft geschaffen werden.



Krüger, Luise;
Elektrische Analogien des Stapediusreflexes bei der Schallleitung im Mittelohr. - 67 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In dieser Arbeit werden bereits bestehende elektrische Analogmodelle für das Mittelohr aufgegriffen und auf ihre Eigenschaften hin untersucht. Der Einfluss des Stapediusreflexes auf die Schallübertragung wurde an zwei Modellen untersucht. Elektromechanische und -akustische Analogien werden benutzt, um die Umwandlung in elektrische Analogmodelle zu erklären. Mit Hilfe von LTspice® werden die Schaltungen im Frequenzbereich simuliert und deren Ergebnisse nach Microsoft Excel exportiert, um die verschiedenen Modelle vergleichen zu können. Von dieser Arbeit unabhängige Untersuchungen wurden zum Vergleich herangezogen, um die Simulationsergebnisse bewerten zu können. Mit Hilfe der Modelle kann man Rückschlüsse von leicht zugänglichen Größen (z.B. Trommelfellimpedanz) auf schlecht zugängliche Größen (z.B. Verhältnis von Stapesschnelle zu Eingangsdruck) ziehen. Tendenziell folgt der Einfluss des Stapediusreflexes auf die Übertragungsfunktion des Mittelohrs den bereits im Tierversuch von Møller (Silman, 1984) vorgestellten Ergebnissen. Demnach vermindert der Stapediusreflex die Schallübertragung bis ca. 1 kHz und verstärkt sie darüber hinaus etwas. Somit sollte die allgemein verbreitete Schutzfunktion des Stapediusreflexes neu diskutiert werden.



Sturm, Antal;
Mechanische Optimierung der Aktorik am Kletterroboter CREST. - 53 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Optimierung der Bewegungsmodule des an der TU Ilmenau entwickelten modularen Kletterrobotersystems CREST. Die Bewegungsmodule des vorigen Systems waren mit einem handelsüblichen Robotikservomotor versehen, der gleichzeitig als Antrieb diente. Befestigt war der Servomotor über zwei Verbindungsteile aus Aluminium. Das Problem des alten Moduls war es, dass durch die Befestigung des Servomotors und durch den direkten Abtrieb Verkippungen auftraten. Um die Verkippungen zu reduzieren, wurden im neuen Modul ein Parallelkurbelgetriebe und eine Abtriebsachse mit doppeltem Abtrieb verbaut. Bei anschließenden Experimenten mit den neuen Modulen stellte es sich heraus, dass die bislang genutzten Motoren nicht das in den Datenblättern angegebene Spitzenmoment aufweisen. Daher wurde ein Redesign der bestehenden Baugruppen durchgeführt, die für das reduzierte Moment ausgelegt sind. Alle Versionen der Module wurden unter Nutzung biologisch Inspirierten Konstruktion in Leichtbauweise gefertigt. Durch den doppelseitigen Abtrieb hat das neue System keine seitlichen Verkippungen mehr. Das System kletterte am Ende der Arbeit ein senkrechtes Substrat mit einer Geschwindigkeit von 1,79 mm s-1 hinauf.



Balaghi Asefi, Samira;
Farbortbestimmung für glasige - kristalline Materialien anhand spektralphotometrischer Messungen. - 66 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die Farbbestimmung hat insbesondere zur Produktion ästhetisch anspruchsvoller Produkte der Biomedizinischen Technik einen sehr hohen Stellenwert. Wegen der Phänomene der Metamerie ist aber leider nie eine vollständige Farbgleichheit zu schaffen. Daher ist eine akribische und sorgfältige Farbbestimmung sehr wichtig. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde versucht die ursprüngliche Farbe von transluzenten Materialien zu bestimmen. Die Farbe eines Objekts ergibt sich aus der persönlichen Empfindung des Betrachters und ist abhängig von dem reflektierten und absorbierten Wellenlängenbereich des Lichtes sowie von der spektralen Zusammensetzung der Lichtquelle. Im Bereich glasig-kristalliner Materialien kommt dabei die Besonderheit zum Tragen, dass Farbwirkung sowohl aus dem stark reflektierenden Effekt von Oberflächen als auch dem speziellen Transmission-/Absorptionsverhalten entsteht. Um eine einheitliche Aussage über die Farbe zu treffen, ist die Einsetzung der durch spektralphotometrische Messprinzipien bestimmten optischen Kennwerte in verschiedene Standardfarbmesssysteme notwendig. Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, auf Basis von spektralphotometrischen Messungen an verschiedenen Glaskeramikproben in einem UV-VIS-NIR Spektralphotometer die charakteristischen optischen Kennwerte zu ermitteln, um daraus in ausgewählten Farbmesssystemen die Farbwirkung zu quantifizieren. Im Laufe dieser Arbeit werden erst die Standardfarbmesssysteme vorgestellt, die Vor- und Nachteile sowie Anwendungsbereiche der Systeme betrachtet. Es folgen die durch Spektralphotometer ermittelten charakteristischen optischen Kennwerte und die Eintragung in verschiedene Farbmesssysteme.



Ziegenspeck, Nils;
Entwicklung eines Konzeptes eines integrierten 3D-Kraftmesssystem. - 45 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines Konzeptes für die Neukonstruktion einer elektromechanischen Koppeleinheit, welche einen Roboterarm mit einer Einheit zum Steuern der Funktionen eines medizinischen Instrumentes verbindet. In diese elektromechanische Koppeleinheit ist ein 3D-Kraftmesssystem zu integrieren. Es wird gemäß den Richtlinien der VDI 2221 und der VDI 2206 vorgegangen. Dabei werden unterschiedliche Arten von Sensoren miteinander verglichen und nach festgelegten Kriterien bewertet. Das dabei ausgewählte Prinzip wird im späteren Verlauf der Arbeit verfeinert und über mehrere Iterationsstufen wird am Ende der Arbeit ein CAD-dokumentiertes Konzept dargestellt, welches die Forderungen aus Aufgabenstellung und Lastenheft erfüllt.



Bemmann, Maximilian;
Entwicklung eines ersten Prototyps für ein anatomisches Trainingsmodell der Lendenregion zur Simulation der Implantation von Bandscheibenprothesen und die Erprobung weiterer operativer Eingriffe im Bereich der Lumbalwirbelsäule. - 103 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Aufgrund steigender Anforderungen an Ärzte durch immer komplexere Behandlungsmethoden ist eine umfassende Aus- und Weiterbildung der ausführenden Chirurgen von großer Wichtigkeit. Wirbelsäulenoperationen am empfindlichen Rückenmark stellen die Operateure immer wieder vor neue Herausforderungen und verlangen ein hohes Maß an Präzision, um Schäden des Rückenmarks zu vermeiden. Die Trainingsmöglichkeiten beschränken sich hauptsächlich auf das Üben an Leichenpräparaten und die Assistenz bei realen Operationen. Um die Trainingsmöglichkeiten solcher Eingriffe zu erweitern, entwickelt die Firma Phacon anatomische Modelle, an denen die simulierten Operationen unter realistischen Bedingungen durchgeführt werden können. Die Systeme bestehen dabei aus einem Operationsmodell und einer Basisstation, zu der eine CT-basierte Navigation gehört und eine Sensorik, welche Verletzungen von Risikostrukturen detektiert. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Operationsmodell für den Lendenwirbelsäulenbereich entwickelt werden. Auf der Grundlage eines computertomographischen Datensatzes können zunächst alle nötigen Bestandteile der Wirbelsäule virtuell modelliert werden. Danach sollen die knöchernen Strukturen mit dem firmeninternen Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt werden. Die Hauptaufgabe liegt in der Entwicklung der Zwischenwirbelscheibe als Modellkomponente. Dabei gilt es herauszufinden, welches Material und welche Fertigungsverfahren für die Herstellung des Replikates der Zwischenwirbelscheibe geeignet sind. Desweiteren muss ein passendes Fügeverfahren für die Einzelteile Lendenwirbel und Bandscheibe gefunden werden. Im Ergebnis der Arbeit wird ein geeignetes Modell für die Bandscheibe entwickelt und evaluiert. Abschließend soll eine Fertigungsabfolge für das beschriebene Modell entworfen werden.



Gattig, Philipp;
Weiterentwicklung eines bestehenden Prototyps zum Training der Endoskopie des "Oberen Aerodigestivtraktes". - 90 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die moderne Medizin bietet zunehmend mehr Möglichkeiten hinsichtlich der Diagnostik und Therapie. Gleichzeitig steigen zudem die Fallzahlen und damit die Patientenbehandlungen pro Arzt an. Diesem Umstand und gestiegener Erwartungshaltung seitens der Patienten geschuldet, müssen Ärzte in Aus- und Weiterbildung verstärkt praktisch üben können. Die Durchführung einer Endoskopie der Luftwege oder einer Magenspiegelung konnte bisher nur am Patienten "geübt" werden. Präparate oder Zuschauen und Assistenz sind für diesen speziellen medizinischen Sachverhalt nicht vollständig zielführend. Die Übung der Auge-Handkoordination ist daher am besten mit originalem medizinischem Instrumentarium am Modell trainierbar. Die Firma Phacon entwickelt medizinische Trainingsmodelle; ein Produkt stellt das Endoskopiemodell der Firma dar. An diesem ist über den Zugang per Nase oder Mundhöhle die Laryngoskopie oder Ösophagoskopie möglich. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Endoskopiemodell optimiert und in seinen Funktionen ausgebaut. Hierfür wurde ein Adapterkonzept gesucht und entwickelt, welches es nun ermöglicht, Nasenmodul und Kehlkopfmodul reversibel zu verbinden. Ergänzt wurde das Modell mit einer 2/3-Abbildung des Magens, welcher das Modell erweitert und zukünftig Grundlage für Biopsien sein soll. Darüber hinaus wurden diverse kleinere Fehler am Modell beseitigt und die Herstellung optimiert. Grundlage der Arbeiten waren computertomographische Daten der Körperregion. Die dreidimensionalen Modelle und Gussformen wurden virtuell am Computer erstellt und konnten mit Hilfe eines 3D-Gips-Druck-Verfahrens in ausreichender Genauigkeit hergestellt werden. Abschließend konnte eine Fertigungsanweisung entworfen werden, welche die reproduzierbare Herstellung und Fertigung des Modells mit Hilfe der verschiedenen Verfahren ermöglicht.



Höfflin, Vera;
Aufbau eines Arbeitsplatzes zur gravimetrischen Volumenbestimmung von Mikroliterspritzen. - 61 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Als Resultat dieser Arbeit entstand ein Arbeitsplatz zur gravimetrischen Volumenbestimmung von Mikroliterspritzen bei der Innovative Laborsysteme GmbH in Stützerbach. Gravimetrisch bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Volumen über die Masse und die Dichte einer Kalibrierflüssigkeit bestimmt wird. Das Ergebnis der Volumenmessung liefert Schätzwert und Unsicherheitsbeitrag, die über 10 Einzelmessungen ermittelt werden. Um das Volumen des Spritzenkörpers zu überprüfen, werden bei der Kalibration über der Spritzenskale verteilt drei Messpunkte auf ihren Volumenwert untersucht. Hiermit können bestenfalls Unregelmäßigkeiten und andere Auffälligkeiten am Glaskörper der Mikroliterspritze festgestellt werden. In solchen Fällen können Schritte des Fertigungsprozesses überprüft und somit die interne Qualitätssicherung verbessert werden. Mit dem Arbeitsplatz besteht außerdem die Möglichkeit eine Untersuchung durchzuführen, bei der eine Vielzahl von Mikroliterspritzen kalibriert und mit deren Ergebnis die Präzisionsangaben der Spritzenvolumina des Herstellers korrigiert werden könnten. Da an diesem Arbeitsplatz mit einem manuellen Verfahren gearbeitet wird, bei dem die Spritze zur Messung des Gewichts der Kalibrierflüssigkeit von einer Messperson gefüllt und geleert wird, stößt die Reproduzierbarkeit der Volumenbestimmung an Grenzen. Aus diesem Grund wurde ein theoretisches Konzept zur automatisierten bzw. zur teilautomatisierten Volumenbestimmung entworfen, das den Vorgang der Füllung und Leerung der Mikroliterspritze mithilfe einer Spritzenpumpe ermöglicht.



Paul, Sarah;
Erweiterung des Felsenbeinmodells um Weichgewebestrukturen zur Nutzung als Trainingsmodell für die Mittelohrchirurgie. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung anatomisch wichtiger Weichgewebestrukturen für die Mittelohrchirurgie. Mit Hilfe dieser Nachbildungen soll das bisherige monolithisch aufgebaute Felsenbeinmodell der 3di GmbH erweitert und realitätsgetreuer dargestellt werden. Um festzustellen, welche Weichgewebestrukturen für ein Operationsmodell der Mittelohrchirurgie relevant sind, wurden vier leitfadengestützte Experteninterviews mit ausgewählten Hals- Nasen- Ohren- Ärzten durchgeführt. Als Ergebnis dieser Umfrage ergaben sich vier Strukturen, die nachgebildet wurden. Dabei beschränkte sich die praktische Realisierung auf das Trommelfell. Nach mehreren Versuchen und einer Validierung zeigte sich, dass sich zur Nachbildung Silikon am besten eignet. Bei der Modellierung wurde sich jedoch auf optische und gewebemechanische Eigenschaften, die sich mit den Wünschen der Ärzte deckten, beschränkt. Um eine Generalisierung der geforderten Strukturen zu erzielen, wäre eine bundesweite Umfrage von Nöten. Außerdem kann das Modell lediglich für einige Operationssimulationen genutzt werden. Schwingungsmechanische oder schallübertragende Eigenschaften wurden nicht untersucht.



Votyakov, Mikhail;
Konzeption, Aufbau und Evaluierung einer Funkschnittstelle zur Messdatenübertragung eines UWB Sensors. - 32 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In dieser Bachelorarbeit wurde eine Funkschnittstelle zur Messdatenübertragung von einem UWB-Sensor zu einem Rechner konzipiert und erstellt. Es wurde eine Untersuchung der Datenstruktur durchgeführt und auf Basis dieser ein Datenkompressionsalgorithmus erstellt. Die Arbeit enthält das Systemkonzept, die Lösung der Aufgabe zur Datenkompression, das Hardware und Software Design. Anschließend wurden Tests zu der Evaluierung der erstellten Hard- und Software durchgeführt. In dieser Bachelorarbeit werden Lösungsansätze für die jeweiligen Aufgabenstellungen vorgestellt. Des Weiteren wurde die Effizienz des erstellten Kompressionsalgorithmus bewiesen. Am Schluss der Arbeit werden Ansätze zur Erweiterung der Funktionen der Hard- und Software vorgestellt.



Schulz, Beatrice;
Vergleichende Untersuchungen zur Proteinkonformation und Gerinnungsaktivierung an Polyelektrolytbeschichtungen. - 56 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die Reduktion der Thrombogenität ist für die Verbesserung von Dialysemebranen von großer Bedeutung, da so Komplikationen während einer Dialysebehandlung minimiert werden können. Ziel dieser Bachelorarbeit war die Untersuchung des Einflusses von Polyelektrolytbeschichtungen auf die Proteinadsorption und die Gerinnungsaktivierung. Für die Untersuchungen wurden Polyelektrolytbeschichtungen mittels Layer by Layer Technik auf verschiedene Substrate aufgetragen. Untersucht wurden die Beschichtungen (PEI-HEP)2-PEI, (PEI-HEP)2, (PEI-Nafion)1 sowie TEGO®Phobe (PEI: Polyethylenimin, HEP: Heparin). Die Messung der Proteinadsorption wurde mittels FTIR-Spektroskopie durchgeführt. Untersucht wurde die Adsorption des Albumins sowie des Fibrinogens auf den Oberflächen. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Erfassung der Gerinnungsaktivierung, welche durch die beschichteten Oberflächen ausgelöst wurde. Hierfür wurden die Beschichtungen auf Glassubstrate sowie miniaturisierte Dialysatoren aufgetragen und die Zeit bis zur vollständigen Gerinnung des rekalzifizierten Plasmas im Kontakt mit diesen Oberflächen ermittelt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Hydrophobie und die Ladung der Oberfläche die Proteinadsorption und die Gerinnungsaktivierung beeinflussen können. So zeigte die (PEI-HEP)2 Beschichtung, welche einen geringen Kontaktwinkel und eine negative Oberflächenladung aufweist, eine geringe Proteinadsorption und ein verzögertes Eintreten der Gerinnung. Wohingegen die (PEI-Nafion)1 Beschichtung, welche hydrophob und negativ geladen ist, starke Fibrinogenadsorption und eine schnelle Gerinnungsaktivierung auslöste.



Jentsch, Juliane;
Aufgabenangepasste Entwickung von BioMEMS. - 98 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In the present work an updegradable design catalog is developed. Based on the state of art, a list of requirements is created, leading to general function structures. From the function structures the various modules for the design catalog are derived. The catalog is implemented in Microsoft Excel and each module of the design catalog has been realized in a separate file. Each file consists of six worksheets (classification key, unencrypted data, explanation of unencrypted information, encrypted data, identification number and filtering on identification number). To realize a fuzzy search and for a later use of a database, a classification key has been utilized for encrypting the information of the elements. Therefore every property of a criterion was encoded with a double figure. The identification number of an element then was generated writing the different properties of the criterions in series. Via built-in Microsoft Excel functions and an inserted macro work is simplified for adding new elements, filtering data and encryption. During the creation of the design catalog in Microsoft Excel some limitations of the software environment occurred (e.g. user-unfriendly addition and modification of data, filtering of data through identification number only possible over one criterion and one property). Due to that a later conversion into a database should be taken into account.



Winkler, Susann;
Segmentierung von my-CT-Datensätzen mittels 3D-Visualisierungssoftware - Unterscheidung von Schädelknochen und Implantatmaterial. - 58 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Im Rahmen dieser Arbeit sollte eine Aussage über die optimale Integration von Implantaten im Schädelknochen getroffen werden. Die zur Verfügung stehenden Visualisierungs- und Bildanalysemethoden können zur Beurteilung des Integrationsgrades der Implantate beitragen. Um über eine Visualisierung der Osseointegration hinaus quantitative Auswertungen zu ermöglichen, wurden mit den segmentierten 3D-Daten relevante Abstands-, Flächen- bzw. Volumenmessungen durchgeführt. Eine exakte Materialunterscheidung und damit eine vollautomatische Segmentierung sind nicht realisierbar gewesen. Trotz des Einsatzes unterschiedlicher Filtertypen, um Grenzübergänge besser zu verdeutlichen, konnten keine optimalen Ergebnisse erzielt werden. Aus diesem Grund kam es zur Durchführung einer semiautomatischen Segmentierung. Es wurde die geometrische Form genutzt um zuerst grob die Implantatform automatisch zu segmentieren. Das zusätzlich segmentierte Knochengewebe wurde manuell entfernt. Durch bestehende Algorithmen in Kombination mit neuen Verfahren, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine weitestgehend optimale Lösung des Segmentierungsproblems, in Bezug auf die vorliegenden Datensätze, gefunden. Die aufgezeigte Variante ist aufgrund der manuellen Korrektur des überschüssigen Materials dennoch sehr zeitintensiv. Im Gegensatz zu vorherigen Ansätzen konnte eine Verbesserung erzielt werden. Mit der entwickelten Methode wurden 20 in Kaninchenschädel implantierte Zylinderkörper segmentiert. Die erhaltenen Werte konnten durch eine statistische Analyse interpretiert werden. Die Auswertung der Volumen- und Flächenwerte diente der Überprüfung des entwickelten Segmentierungsverfahrens. Mit dem Vergleich der theoretischen Kenngrößen konnten extreme Schwankungen ausgeschlossen werden. Die Volumenwerte wichen im Mittel um 2% und die Flächenwerte im Schnitt um 5% vom theoretischen Wert ab. Zur Beurteilung der Osseointegration wurde die Berechnung des bone-implant-contacts gewählt. Unter Berücksichtigung aller Implantate ergab sich als Grenzwert ein minimaler bic von 45%. Dieser Wert allein gibt keine genaue Aussage über die Integration des Implantates in den Knochen, wurde aber als Lösungsansatz präferiert.



Schönfelder, Thomas;
Designing a propulsive mechanism for thunniform robotic fish. - 98 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In dieser Bachelorarbeit wird ein von der thunniformen Schwimmweise inspirierter Antriebsmechanismus für einen Fischroboter vorgestellt. Das Konzept für den Fischroboter wurde an der University of Canterbury in Neuseeland entwickelt. In dieser Arbeit wird ein Umsetzungsvorschlag für den Antrieb ausgearbeitet. Untersuchungen an existierenden Fischrobotern zeigen, dass deren Antriebsmechanismen entweder nicht sehr energieeffizient sind, da sie mehrere Servomotoren nutzen, oder nicht in der Lage sind, die Bewegungen von Fischen zufriedenstellend nachzubilden. Der hier vorgestellte Mechanismus hat das Ziel, die Kinematik eines Gelbflossen Thunfisches mit nur einem DC-Motor zu reproduzieren. Zu Beginn wurde die Anatomie und Kinematik von Gelbflossenthunfischen untersucht. Dabei wurde besonderer Wert darauf gelegt, die Gründe für ihre große Geschwindigkeit und hohe Manövrierfähigkeit darzulegen. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein verstellbarer, 2-gliedriger Mechanismus entworfen und simuliert. Weiterhin wurde ein Prototyp hergestellt und dessen Kinematik anschließend mathematisch und durch Videoanalyse untersucht. Die simulierten, berechneten und analysierten Kinematiken des Mechanismus wurden untereinander und mit derjenigen eines Gelbflossenthunfisches verglichen. Es stellte sich heraus, dass der hier präsentierte Mechanismus die Kinematik eines Gelbflossenthunfisches teilweise nachbilden kann, aber noch weitere Verbesserungen benötigt. Vorschläge hierfür werden am Ende der vorliegenden Arbeit gegeben.



Walther, Maximilian;
Entwicklung eines Ventilkopfes zur Ankopplung von Multilumenschläuchen an Spritzenpumpen. - 88 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die Miniaturisierung von Mikrobioreaktoren wird in erheblichem Maße durch die Größe konventioneller Fluidikadapter limitiert. Multilumenschläuche besitzen das Potential, diese Beschränkung zu eliminieren, indem sie mehrere Anschlüsse durch einen einzigen ersetzen können. Weiterhin erlauben sie verschiedene Fluide auf engstem Raum durch nur einen Schlauch zu transportieren. Doch die Ankopplung von mehrlumigen Schläuchen an herkömmliche Fluidiksysteme gestaltet sich auf Grund fehlender Lösungen noch schwierig. Deshalb wird in dieser Bachelorarbeit eine neuartige Schnittstelle zwischen handelsüblichen Spritzenpumpen und Multilumenschläuchen vorgestellt. Der Lösungsansatz basiert auf vorangegangenen Forschungen des Fachgebietes Biomechatronik der TU Ilmenau. Kernelement dieser Forschungen ist ein Siliziumchip mit einem durch ein thermisches Fügeverfahren verbundenen Multilumenschlauch. Es wird der gesamte Prozess der Evaluierung und Umsetzung eines ersten Prototyps dargestellt. Die Ergebnisse werden auch in Bezug auf die Erzeugung einer segmentierten Strömung bewertet. Auf Grund der dabei gewonnenen Erkenntnisse wird ein Konzept für einen zweiten Prototyp mit einem erweiterten Funktionsspektrum aufgestellt. Abschließend werden Empfehlungen hinsichtlich zukünftig noch notwendiger Untersuchungen gegeben.



Nieborowsky, Sarah;
Hydrogel-Mikrofenster als funktionsangepasste Schnittstelle für BioMEMS. - 34 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit wird eine funktionsangepasste Schnittstelle für BioMEMS ausgearbeitet. Diese Schnittstelle wird aufgrund der Quelleigenschaften von Hydrogelen als Hydrogel-Bauteil prototypisch umgesetzt. Einen besonderen Vorteil soll dieses Bauteil in der Anwendung zur Zellkultivierung finden. Hierfür stellt sich die Frage, ob es möglich ist, eine Mikroöffnung allein durch die Quellung eines Hydrogels dicht zu verschließen und welche Anforderungen das Material dafür erfüllen muss. Um diese Anforderungen zu definieren, werden die realisierbaren Funktionen der Schnittstelle theoretisch aufgearbeitet. Aus diesen Anforderungen werden Gestaltungsvorschläge für ein solches Bauteil generiert. Durch eine Versuchsreihe werden geeignete Hydrogele ausfindig gemacht. Durch die Versuchsreihe wird ein Hydrogel ermittelt, das mit GlycidylmethacrylatderivatisierteDextran (Dex-GMA). Da kein weiteres Hydrogel geeignet ist, wird eine Gelatine mit ähnlichen Quelleigenschaften als Vergleichsmaterial hinzugezogen. Mit diesen beiden Materialien wird ein Experiment durchgeführt, das nachweist, dass Mikroöffnungen, bei einem entsprechenden Größenverhältnis zum Quellkörper, durch ein Hydrogel-Bauteil gasdicht verschlossen werden können. Bis ein solches Hydrogel-Bauteil zur Anwendung gelangt, müssen vor allem die Wechselwirkungen zwischen Bauteil und Mikrosystem genauer untersucht werden. Dies ist für die Zellkultivierung von großer Wichtigkeit. Durch die Nutzung des Hydrogel-Verschlusses wird die Überwachung und Manipulation massiv vereinfacht. Je nach Funktion kann dann ein spezialisiertes Bauteil in das Mikrosystem integriert werden.



Dämmrich, Nancy;
Erarbeitung und Test eines Experimentalsetups zur Bewegungsanalyse mittels 3D-Beschleunigungssensoren in Kombination mit EMG-Messungen zur Detektion der Muskelermüdung. - 72 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Experimentalsetup für das TrignoTM System erstellt und dessen Genauigkeit bestimmt werden. Heutzutage stehen mehrere Systeme für Bewegungsanalysen zur Verfügung, die zu Beginn kurz vorgestellt werden. Es stellt sich die Frage, inwiefern das hier genutzte System für Bewegungsanalysen geeignet ist und welche Auswertemöglichkeiten zur Verfügung stehen. Es wurden verschiedene Versuche durchgeführt. Ein Referenzversuch und drei unterschiedliche Bewegungsanalysen. Die Bewertung der einzelnen Versuche zeigte eine hohe Zuverlässigkeit des Systems bei höheren Beschleunigungen und eine gute Eignung für Ganganalysen. Bei Messungen am Oberkörper konnte ebenso eine Erfüllung der Anforderungen an ein System zur Erkennung kleiner Beschleunigungen gezeigt werden. Die gewonnenen Ergebnisse weisen auf verschiedene Punkte hin, die in zukünftigen Messungen beachtet werden sollten. Dadurch wäre eine Nutzung der Resultate als Grundlage für Bewegungsanalysen in der Praxis möglich.



Böhler, Andreas;
Erweiterung einer Analogie-Datenbank mit umsetzungsorientierter Ordnung um die Grundfunktion "Umformen" der allgemeinen Größe "Energie". - 63 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erweiterung einer Bionik-Datenbank, welche der systematischen Analogisierung von Wirkprinzipien aus Natur und Technik dient. Mit Hilfe dieser Analogien soll die Synektik im Konstruktionsprozess unterstützt werden. Die Datenbank ist nach technischen Grundfunktionen und den allgemeinen Größen "Stoff", "Information" und "Energie" geordnet. Am Beispiel der mechanischen Energie wurde die Datenbank um die Grundfunktion "Umformen" der allgemeinen Größe "Energie" erweitert. Dabei wurden als Beispiel für Energie-Umformelemente Gelenke und Getriebe in Natur und Technik untersucht, sowie jeweils funktionelle Spezifika genannt. Die Erschließung der Inhalte kann dabei sowohl von technischer, als auch von biologischer Seite her erfolgen. Zusätzlich sind bionische Umsetzungen aufgeführt.



Krause, Axel;
Vergleichende Untersuchung von Krafteinwirkungen auf das Weichteilgewebe bei zwei Formen sitzbeinumgreifender Prothesenschäfte. - 109 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

This Bachelor Thesis deals with two different types of prosthetic sockets and their differences in case of force transmission. The first type is the Anatomica socket from Otto Bock, which is similarly constructed to the Marlo Anatomical Socket (MAS). Also the Sit-Cast socket, as well provided by Otto Bock, is examined. Similar to the CAT-CAM socket (Contoured Adducted Trochanteric - Control Alignment Method) almost the same functional elements were used. It is hypothesized, that during the gait cycle of the patient the forces between socket and stump are transmitted via soft tissue by wearing a MAS [Ortiz, 2007]. In the CAT-CAM socket those forces are postulated to be transmitted by functional elements of the proximal brim of the socket. To test those hypothesis three measurement systems were used. The first one is a motion tracking system from Vicon®/Kistler®. Second is a pressure measuring mat from Novel® and the last one consists of two force measurement systems from Otto Bock called Oktapoden, which are fixed on the socket via framework of metal bars. There was a focus of acquisition on two areas on the socket. Each area was 9 cm of height and 8 cm of width. One of those areas was situated on the anterior side of the socket and the other one on the posterior side. Three patients walked with both socket types, each in three different velocities (slow, normal and fast). According to the theory higher forces were expected during the measurements with the Anatomica socket. This expectation only showed up by one of three patients. Measurements of another test person showed nearly equal values for the forces in the anterior area in the Anatomica compared to the posterior area in this socket. This could be interpreted as a support of the hypothesis, that the forces in this socket are transmitted by soft tissue of the stump. But due to many differences between the three probands, no certain description of different force transmission situations in those two socket technologies could be provided.



Bieck, Richard;
Weiterentwicklung und Validierung eines neuartigen Prüfstandes für Roll-Gleitbewegungen zur Abriebanalyse von Gleitpaarungen am künstlichen Kniegelenk. - 66 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Ziel der Arbeit war es, den Istzustand und die Prüfeigenschaften des entwickelten Roll-Gleit-Prüfstandes zu erfassen und hinsichtlich der geforderten Funktionsfähigkeit nach ISO 14243 zu analysieren und zu diskutieren. Die Einschätzung der Prüfstandfunktionen und der Qualität der Abriebsimulationen erfolgte anhand formulierter Validierungskriterien. Zusätzlich sollten Optimierungsschritte der Mensch-Maschine-Schnittstelle im Hardware- und Softwarebereich vorgenommen und nach ihrer Qualität und Verbesserungswürdigkeit betrachtet werden. Das Funktionsprinzip des Prüfstandes, des Arbeitsablaufes sowie die Vor-und Nachbereitung einer Prüfung wurden in der Anwendung auf Genauigkeit, Hand-habbarkeit und Fehlerquellen untersucht und eingeschätzt. Für die Validierung der Abriebsimulationen wurden Abriebuntersuchungen mit einfachen geometrischen Prüfkörpern (2+1) der Materialpaarung CoCrMo/ UHMWPE (Chirulen®) über 2,5 Mio. Prüfzyklen durchgeführt. Die Proben wurden vor Prüfbeginn eine Woche in deionisiertem Wasser gelagert. Die Zyklusfrequenz betrug 0,9 Hz, als Prüfmedium wurde ein Kälberserum mit einem Proteingehalt von 30 g /l verwendet. Alle 5 x 105 Zyklen wurden die Proben nach ISO 14243-2 gravimetrisch vermessen und das Prüfmedium ausgetauscht. Die Abriebsimulationen ergaben nach 2,5 Mio. Zyklen einen Gesamtabrieb von 10,43 mg und 8,912 mg, die mittlere Abriebrate betrug 3,69 ± 0,16 mg / Mio. Zyklen. Für die Oberflächenanalyse wurden nach 0, 1,0 und 2,5 Mio. Zyklen Rauheitsmessungen der Textur und markanter Abriebbereiche der UHWMPE-Komponente durchgeführt. Weiterhin wurden nach 2,5 Mio. Zyklen Lichtmikroskopaufnahmen beider Proben sowie FESEM-Aufnahmen der Abriebbereiche angefertigt. Die Oberflächenaufnahmen zeigten charakteristische Verschleißerscheinungen, wie sie in standartmäßigen Abriebsimulationen bei Knieendoprothesen erzeugt werden. Ergänzend wurde nach 2,5 Mio. Zyklen eine Partikelanalyse des Prüfmediums einer Probe durchgeführt. Die Analyse ergab eine mittlere Partikelanzahl von 2,67 x 109 Partikeln pro ml, wobei über 85 % der erfassten Partikel einen Durchmesser kleiner als 1 mym besaßen. Charakteristische Partikelformen konnten den Verschleißmechanismen Oberflächenzerrüttung, Abrasion und Adhäsion zugeordnet werden. Die Ergebnisse der Abriebuntersuchungen wurden mit ausgewählter Literatur verglichen und als plausibel eingestuft. Der Roll-Gleit-Prüfstand erfüllt die Validierungskriterien mit Einschränkungen im Bereich der Materialwahl einzelner Prüfstandkomponenten. Der entwickelte Roll-Gleit-Prüfstand kann als aussagekräftiges und valides Verfahren für die Abriebsimulation von Materialpaarungen der Knieendoprothetik eingesetzt werden, sofern die aufgezeigten unerwünschten Einflüsse auf die Abriebsimulation in weiterführenden Untersuchungen identifiziert bzw. beseitigt werden und eine vergleichende Analyse mit der Abriebsimulation nach ISO Standard 14243 durchgeführt wurde.



Exner, Florian;
Berechnung des Facialis-Winkels zur Vorbereitung der Implantation eines Cochlea-Implantats. - 70 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die Cochlea (Hörschnecke) ist Teil des Innenohres und eine der wichtigsten Strukturen für die akustische Wahrnehmung. Bei Störungen oder Erkrankungen des Hörtraktes besteht die Möglichkeit einen elektronischen Ersatz für die Cochlea zum implantieren, ein Cochlea Implantat (kurz: CI). Die Implantation eines CI erfolgt durch einen chirurgischen Eingriff, dessen zentraler Teil das Einführen eines Elektrodenstrangs in die Cochlea ist. Da die anatomischen Strukturen des Ohrs oft nur wenige Millimeter groß sind, besteht die Gefahr einer Beschädigung. Besonders kritisch ist hierbei die notwendige Passage des Nervus facialis (Gesichtsnerv) und der Chorda tympani (Geschmacksnerv). Dabei gibt der von den beiden Nerven aufgespannte Winkel den Bereich an, in dem der Chirurg arbeiten kann, ohne die Neven zu verletzen. In dieser Arbeit werden Wege beschrieben, um die Planung des Eingriffs zu unterstützen. Dies erfolgte mit Hilfe von individuell angefertigten dreidimensionalen Rekonstruktionen der beiden Nerven aus präoperativ angefertigten CT-Datensätzen des Patienten. Diese Rekonstruktionen wurden durch verschiedene semiautomatische Bildverarbeitungs- und Segmentierungsalgorithmen erstellt und durch Begleitung der jeweiligen Operationen validiert. Weiterhin wird in dieser Arbeit diskutiert, welches Maß dem Chirurgen zur Verfügung gestellt werden sollte, um bereits vor der Operation die Schwierigkeit des Eingriffs abschätzen zu können. Die Rekonstruktionen sowie die ermittelten Maßzahlen erwiesen sich als gute Orientierung für die Chirurgen. Am Schluss der Bachelorarbeit werden die genutzten Algorithmen und Vorgehensweisen noch einmal diskutiert.



Weinmeister, Karl;
Entwicklung einer mikrofluidischen Testplattform für Experimente an Hydrogelen. - 85 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die hier vorliegende Bachelorarbeit umfasst den systematischen Entwicklungsprozess einer mikrofluidischen Testplattform für Experimente an Hydrogelen in Anlehnung an den konstruktiven Entwicklungsprozess. Es muss möglich sein mit den entstandenen Strukturen Zellexperimente durchführen zu können. Anhand bereits existierender Vorarbeiten, an den beteiligten Fachgebieten Biomechatronik und Nanobiosystemtechnik, wurden im zu Beginn zwei Lösungskonzepte entwickelt und mit Hilfe einer Bewertungsmatrix beurteilt. Mit dieser Bewertung konnte keine Entscheidung getroffen werden. Deshalb wurde bei einer Expertenrunde eine dritte und entscheidene Lösung gemeinsam entwickelt. Die anschließende Umsetzung und Testung ist Thema dieser Abschlussarbeit. Im Ausblick werden ermittelte Schwachstellen des Systems aufgezeigt und Lösungsansätze diskutiert und präsentiert.



Kreier, Rabea;
Evaluation von 3D-Visualisierungen zur Planung von CI-Implantationen. - 91 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Der Einsatz eines Cochlea-Implantats gehört zu den klassischen Eingriffen in der HNO-Chirurgie. Ertaubten Patienten kann mit Hilfe des Implantats ein Teil ihres Gehörs zurückgegeben werden. Im Rahmen der präoperativen OP-Planung werden die CT-Daten derzeit gesichtet und befundet, haben aber keinen großen Einfluss auf die Durchführung der Operation. Für die Implantation wichtige Informationen, wie etwa eine mögliche Verkippung des runden Fensters der Cochlea sowie der Abstand zwischen zu passierenden Nervenstrukturen, sind den zweidimensionalen Aufnahmen nur schlecht zu entnehmen. In einer 3D-Visualisierung sind solche Abweichungen jedoch deutlich erkennbar und können die Planbarkeit des Verlaufs einer CI-Implantation verbessern. In dieser Arbeit wurde herausgearbeitet, welche Bedingungen eine 3D-Visualisierung des menschlichen Ohres erfüllen muss, um die räumlichen Lageverhältnisse der Anatomie gut zu veranschaulichen. Dazu wurden sechs Operationen am Cochlea Implantat Zentrum Leipzig (CIZL) mit patientenindividuellen 3D-Visualisierungen des Ohres begleitet. In Zusammenarbeit mit den operierenden Chirurgen sind die Visualisierungen bezüglich der notwendigen Strukturen und deren Darstellung optimiert worden. Die dabei gefundenen Anforderungen sind in einer Vorlage (CI-Visualisierungs-Template) für alle zukünftig erstellten Visualisierungen zusammengefasst. Weiterhin wurde daran gearbeitet, die benötigte Zeit zur Modellerstellung zu reduzieren mit dem langfristigen Ziel, diese an den operierenden Chirurgen übergeben zu können. Als Bedingung für diese Übergabe wurde eine maximale Bearbeitungszeit von 15 - 20 Minuten sowie eine vollautomatische Segmentierung festgelegt.



Langen, Andreas;
Konzeptionierung eines Aufspreizinstrumentes für das Wirbelkörperimplantat SFC der Köinigsee Implantate GmbH. - 91 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Vor der Einführung des "SFC " - einer Weiterentwicklung des 1998 von der Königsee Implantate GmbH weltweit patentierten Wirbelkörperersatzimplantates "X-tenz" - auf dem amerikanischen Markt soll mit dieser Arbeit das zugehörige Instrumentarium optimiert und dessen Zuverlässigkeit erhöht werden. Anlass hierfür ist das Risiko des Zahnbruches des bisherigen Aufspreizinstrumentes in Folge von Überbelastung. Dieser Sachverhalt wird in der vorliegenden Arbeit analysiert. Zudem werden Lösungsvorschläge zur Minderung des Versagensrisikos des Aufspreizinstrumentes vorgelegt.



Jäger, Stephanie; Pohl, Sabrina
Gang-, Lauf- und Sprunganalyse mittels Kraftmessplatten-Konzeptionierung und Umsetzung eines Laborversuches. - 145 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In dieser Arbeit werden Verfahren zur Gang- bzw. Laufanalyse und Sprungkraftdiagnostik vorgestellt. Folgende Messprinzipien wurden in Anlehnung an den Stand der Technik analysiert und dargestellt: - kapazitives Messprinzip am Beispiel des zebris FDM-Systems - resistives Messprinzip - Kraftmessung mit Dehnungsmessstreifen; - Piezoelektrisches Messprinzip. Neben diesen auf der Kraftbestimmung beruhenden Prinzipien besteht die Möglichkeit, Bewegungsanalysen mit Hilfe von Messverfahren durchzuführen, die nicht auf einer Kraftmessung basieren. In dieser Arbeit werden folgende ausgewählte Systeme hierzu vorgestellt: - Lichtschranken und Kontaktsensoren; - Beschleunigungsaufnehmer und Gyroskop. An der Technischen Universität Ilmenau liegen piezoelektrische Kraftmessplatten vor, weshalb dieses Messprinzip den Schwerpunkt bildet. Diese Arbeit beschäftigt sich folglich weiterhin mit dem Aufbau, der grundlegenden Funktionsweise und der zusätzlich benötigten Messtechnik der Kraftmessplatten. Das Verständnis eines Sprung- bzw. Gangvorgangs ist zudem zwangsläufig nötig. Die vorliegende Arbeit enthält eine Analyse dieser Vorgänge, welche sich in den Kapiteln 5.1 und 5.2 befinden. In Anlehnung an diese Grundlagen wurde mit der Erstellung der Bachelorarbeit das Ziel verfolgt, einen Laborversuch für Masterstudiengänge zur Gang- und Sprunganalyse mittels Kraftmessplatten zu gestalten.



Braun, Andreas;
Entwurf und Auslegung einer mechanischen Bilddrehung in einem neuartigen Videolaparoskop mit fester, abgewinkelter Blickrichtung unter Verwendung einer kurzen hermetischen Einheit. - 75 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In der minimal-invasiven Chirurgie finden heute häufig Videolaparoskope ihren Einsatz. Diese Laparoskope gibt es in unterschiedlichen Ausführungen, wobei dabei das Hauptaugenmerk auf dem Schaftdurchmesser und der Blickrichtung liegt. Die Schaftdurchmesser variieren bei Olympus Surgical Technologies Europe Hamburg (OSTE-HH) zwischen 5,4 mm und 10 mm, bei den Blickrichtungen gibt es Abstufungen zwischen 0˚ und 90˚. Eine abgewinkelte Blickrichtung ist notwendig, um beispielsweise während einer Laparoskopie hinter Organe zu sehen. Um den darzustellenden Operationsraum mit dem Videolaparoskop auf einem Monitor sichtbar zu machen, ist in den Laparoskopen eine bildgebende Einheit integriert. Zurzeit erstreckt sich bei Videolaparoskopen von OSTE diese bildgebende Einheit, auch R-Unit genannt, von der distalen Spitze des Laparoskopes bis in dessen Handgriff . Um Material, und somit auch Kosten zu sparen, wurde im Unternehmen das Projekt "kurze hermetische Einheit" ins Leben gerufen. Ziel des Projektes ist es, die bildgebende Einheit so kurz wie möglich zu gestalten und sie in der distalen Spitze des Laparoskopes zu integrieren. Bei einer Blickrichtung von ungleich 0˚ ist eine zusätzliche Bilddrehung notwendig. Wäre keine Bilddrehung vorhanden, müsste man das ganze Laparoskop drehen, um seitlich liegende Objekte zu betrachten. Dabei würde sich ebenfalls der Videochip drehen, und das auf dem Monitor angezeigte Bild würde irritieren. Aus diesem Grund wird in den Videolaparoskopen von OSTE eine mechanische Bilddrehung verwendet. Der Videochip selbst wird dabei durch eine Magnetkupplung im Handgriff stets im Horizont gehalten. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit, mit dem Thema "Entwurf und Auslegung einer mechanischen Bilddrehung in einem neuartigen Videolaparoskop mit fester, abgewinkelter Blickrichtung unter Verwendung einer kurzen hermetischen Einheit", werden Konzepte zur Realisierung der Bilddrehung in der kurzen hermetischen Einheit vorgestellt. Dafür wird die bisherige Bilddrehung der Videolaparoskope aktueller Serien analysiert, sowie Anforderungen und Randbedingungen an die neuen Konstruktionen definiert. Im Anschluss dessen werden die erarbeiteten Konzepte, basierend auf Verfahren der methodischen Entwicklung und konstruktion, ausgearbeitet und bewertet.



Menne, Manuela;
Physiko-chemische und zellbiologische Charakterisierung von nanoskaligen Polyelektrolytkomplexen auf der Basis von Phosvitin für die Beschichtung von Biomaterialien im Knochenkontakt. - 40 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Das unzureichende Anwachsen von Knochengewebe an Implantaten ist ein großes Problem in der Chirurgie, da es zu aseptischen Lockerungen der Prothesen führen kann. Um eine bessere Integration des Implantates in das Knochengewebe zu erreichen, werden biomimetische Beschichtungen mit dem Ziel entwickelt, das primäre Anwachsen der Osteoblasten zu fördern und die anschließende Mineralisierung (Kalzifizierung) des neu gebildeten Knochengewebes zu unterstützen. Ziel dieser Bachelorarbeit war es, biomimetische Beschichtungen mit speziellen Polyelektrolytkomplexen herzustellen. Der natürliche Vorgang der Matrixmineralisierung im Knochengewebe sollte durch Biomoleküle mit Template-Wirkung (Phosvitin, Polyanion) unterstützt werden, des Weiteren wurden Komplexe mit Polyelektrolyten aus der ECM (Chondroitinsulfat, Polyanion) hergestellt, da diese den Vorteil besitzen, Wachstumsfaktoren zu binden. Als Polykation diente das bereits bewährte Polypeptid Poly-L-Lysin. Die Komplexe wurden anhand von Messungen zur Trübung und zum Zetapotential charakterisiert, anschließend erfolgte die Beschichtung von Probenkörpern durch alternierende Tauchprozesse nach der Layer-by-Layer-Methode. Im Anschluss wurden zellbiologische Analysen zur Adhäsion und Proliferation von Osteoblasten auf den entwickelten Filmen durchgeführt, welche orientierende Aussagen zur Biokompatibilität der Schichten erlauben. Zusätzlich wurden in vitro Kalzifizierungstests durchgeführt, welche die in vivo Verhältnisse während der Biomineralisation von Knochengewebe simulieren. Hierfür wurden die beschichteten Probekörper in einem "Simulated Body Fluid" inkubiert, welches den Ionengehalt des menschlichen Blutplasmas imitiert. Die Bewertung der Mineralisierungskapazität erfolgte elektronenmikroskopisch sowie anhand energiedispersiver Röntgenspektroskopie. Weiterhin wurden auch an diesen Proben zellbiologische Tests durchgeführt. Für die Phosvitin-haltigen Beschichtungen konnte eine verbesserte Mineralisierungsfähigkeit nachgewiesen werden, des Weiteren zeigten die mineralisierten Filme eine deutlich gesteigerte Zellantwort. Für Chondroitinsulfat-haltige Filme zeigte sich eine vergleichsweise bessere Zellantwort, besonders bei zellbiologischer Untersuchung bereits kalzifizierter Beschichtungen. Zur intensiveren Charakterisierung der Mineralisierung wird eine Untersuchung mit dem Dünnschicht-Röntgendiffraktometer empfohlen. Die Testung von Chondroitinsulfat-haltigen Beschichtungen mit eingebauten Wachstumsfaktoren ist ein weiterer vielversprechender Ausblick dieser Arbeit.



Liu, Mingquian;
Adaptive Formänderung einer Matrixstruktur mit Anwendung in der Implantat-Technik. - 59 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Binnendruck-gesteuerte nachgiebige Mechanismen sind seit mehreren Jahren ein Gegenstand analytischer Forschung und modellhafter Umsetzung. In Rahmen dieser Arbeit wird eine künstliche Harnblase mit adaptiver Formänderung untersucht. In einer Zusammenstellung von Grundlagen der Mechanik nachgiebiger Strukturen mit gerichteter Verformung bei Volumenänderung werden analytische Beschreibungsmöglichkeiten angesprochen. Daraus wird die Anwendung entsprechender Textiltechnik untersucht und schließlich wird das eigenes Harnblasen-Modell vorgestellt.



Hille, Georg;
Struktur- und Eigenschaftsdesign bakterieller Nanocellulose und daraus hergestellter Kompositmaterialien. - 81 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die bakterielle Nanocellulose (BNC) birgt immenses Anwendungspotenzial für die Medizintechnik, beispielsweise in der Implantatmedizin, der Membranseperationstechnik oder als Wundauflage, aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften. Ziel dieser Arbeit war, durch den geeigneten Zusatz von naturlichen Netzwerkbildern oder anderen Additiven BNC-Materialien zu entwickeln, deren physikalische und chemische Eigenschaften die der unmodifizierten Bakteriencellulose noch weiter verbessern. Die Komposite wurden aus bakterieller Nanocellulose und jeweils Calciumalginat, Chitosan und Gelatine hergestellt. Im Anschluss wurden die verschiedenen Komposite durch Gewichtsmessungen, sowie licht- und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen in ihrer Netzwerkstruktur und ihrer Oberflächenmorphologie charakterisiert. Um unterschiedliche Beeinflussungen der physikalischen Eigenschaften der Bakteriencellulose durch die Additive quantifizieren zu können, wurden Versuche zu Rehydrationsraten und der Permeabilität für in Wasser gelöste Ionen und Glukose-Moleküle durchgeführt. Dadurch konnten die einzelnen Wirkungsweisen der Additive auf die bakterielle Nanocellulose untereinander verglichen und Aussagen zum möglichen Anwendungspotenzial der Materialien getroffen werden.



Hoffmann, Anja;
Mechanischer Ausreissversuch zum Vergleich der maximalen Haltekraft dreier chirurgischer Sehnennahttechniken. - 58 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde eine Studie zum Vergleich von drei Sehnennahttechniken durchgeführt. Dabei wurde die, als Behandlungsempfehlung geltende, MMA-Technik mit zwei neuen, sich unter Zug selbst fixierenden, Knotentechniken verglichen. Diese neuen Knotentechniken unterscheiden sich in der Anzahl der Knoten und der Menge des gefassten Sehnengewebes. Die Ausführung ist jedoch grundlegend die Gleiche. Als Präparate wurden 24 Muskel-Sehnen-Komplexe des M. infraspinatus aus Schweinevorderläufen entnommen. Für jede Nahttechnik wurden jeweils 8 Präparate in einem Maximallastversuch getestet. Die Einspannung wurde mittels einer Kryo-Klemmung für das Muskel-Sehnen-Präparat und einer Wippen-Klemmen-Konstruktion für die schlupffreie Befestigung der Fadenenden vorgenommen. Neben der maximalen Zugkraft wurden auch der E-Modul und die Dehnung bei jedem Versuch gemessen und dokumentiert. Es zeigte sich, dass die Werte für die maximale Zugkraft zwischen 140 N und 450 N lagen. Dabei ergaben sich für die MMA-Technik und die EKSN Werte im ähnlichen Bereich. Die DKSN erzielte deutlich höhere Werte hinsichtlich der maximalen Kraft. In der statistischen Auswertung bestätigte sich dies. Durch einen Studenten-Test wurde nachgewiesen, dass die DKSN signifikant höheren mittleren Zugkräften standhält als die MMA-Naht und die EKSN. In Bezug auf die Mittelwerte der Elastizitätsmoduln ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Nahttechniken. Auch die jeweilige Präparatseite, sowie die Einstich- und Ausstichstelle hatten keinen signifikanten Einfluss auf die Messwerte. Das Fazit der durchgeführten Studie ist, dass die neu entwickelte und erstmals getestete DKSN eine signifikant höhere Haltekraft als die bisher verwendete MMANahttechnik aufweist. Da der Versuch am Tiermodell jedoch noch kaum Rückschlüsse auf die klinische Anwendbarkeit zulässt, sollte die DKSN zunächst weiter getestet werden. Dazu empfehlen sich die Testung der Handhabung mit Hilfe eines Arthroskopes innerhalb eines Schweinevorderlaufes und später die humane Anwendung.



Stoor, Susann;
Entwicklung eines Messsystems für die Torsionsbewegungen der menschlichen Wirbelsäule zwischen Schulter- und Beckengürtel. - 75 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Nicht nur zu diagnostischen Zwecken werden in der Medizin Messsysteme benötigt, welche Auskunft über die Konfiguration der menschlichen Wirbelsäule geben. Ebenso kann die messtechnische Überwachung der Torsion, Flexion, Extension und Lateralflexion in der Prävention und Rehabilitation von orthopädischen Krankheitsbildern genutzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Messsystem zur Erfassung von Torsionsbewegungen der menschlichen Wirbelsäule zwischen Schulter- und Beckengürtel entwickelt. Zielstellung war, ein mobiles System zu entwickeln, welches in eine Orthese integriert werden kann und auch im häuslichen Alltag von Patienten einsetzbar ist. Mit Hinblick auf den späteren Einsatzzweck wurden Konzepte herausgearbeitet, welche den Anforderungen an Minituarisierung und Alltagstauglichkeit gerecht werden. Das in der Arbeit entworfene Funktionsmuster wurde um Inertialsensorik ergänzt, um während der durchgeführten Messungen zusätzlich zur Torsion der Wirbelsäule einen Überblick über die Flexion, Extension und Lateralflexion der Wirbelsäule zu bekommen. Die Validierung des Funktionsmusters durch Referenzmessungen erfolgte mittels des optischen Messsystem VICON.



Lehmann, Tim;
Entwurfskonzept, Aufbau und experimentelle Überprüfung eines Sitzsystems für Rollstühle zur Dekubitusprophylaxe. - 58 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die folgende Arbeit beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Evaluierung eines neuartigen Sitzsystems in Rollstühlen zur Dekubitusprophylaxe. Dazu wird ein Konzept für einen möglichen Versuchsaufbau mit pneumatisch betriebenen Druckkissen erarbeitet. In einer Testreihe wird der Auflagedruck von insgesamt 17 Personen im Sitzen auf einem Rollstuhl gemessen. Durch eine anschließende Veränderung der Druckeinstellung der Luftkissen unter dem Probanden soll gemessen werden, ob es zu einer Druckverteilung und Minimierung von Druckspitzen des Auflagedrucks und damit zu einer Verringerung des Dekubitusrisikos kommt. In der Testserie wird mit vier unterschiedlichen Unterlagsmaterialien experimentiert, um zusätzlich eine Evaluierung der dekubitusvermeidenden Wirkung der Unterlagen zu ermöglichen.



Scharras, Franziska;
Sinneswahrnehmungen zur Nutzung in der Bewegungsprovokation - gezieltes Setzen von Sinnesreizen und ihrer Wahrnehmungsmechanismen zur Provokation von gewünschten motorischen Reaktionen und Bewegungen. - 89 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In der vorliegenden Arbeit soll herausgefunden werden, ob eine Provokation von Bewegungen mit Hilfe von gezielt gesetzten Sinnesreizen möglich ist. Dazu wird zunächst der Ablauf einer Bewegung näher untersucht. Des Weiteren werden die Sinne dahingehend genauer betrachtet, ob auf ihrem Verarbeitungsweg unbewusste Prozesse stattfinden, die zu einer Bewegung führen können. Da jeder untersuchte Sinn solche Schritte in der Verarbeitung aufweist, werden im weiteren Verlauf Konzepte dafür entwickelt, wie man dies für die Provokation von Bewegungen nutzen kann. Das Konzept für optische und akustische Reize wird soweit ausgearbeitet, dass damit eine Machbarkeitsstudie durchführbar war. Ziel dieser ist es herauszufinden, ob mittels dieser Reize wirklich eine unbewusste Bewegung ausgelöst werden kann. Die Umsetzung dieser Studie erfolgt mit Hilfe einer virtuellen Realität. Die Durchführung der Studie wird mit drei Probanden realisiert. Diese müssen zunächst einen Test durchführen in dem ihre maximale Beweglichkeit ermittelt wird. In einem weiteren Test erfolgt die Messung der Kopfbewegungen, während die Probanden akustischen und optischen Reizen ausgesetzt sind, welche unerwartet auftreten.



Aderhold, Carolin;
Ein Beitrag zur Biomechanik des Schleudertrauma (Whiplash Injury). - 90 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die vorliegende Arbeit eruiert die Unfallmechanismen und Verletzungen, die zu einem Schleudertrauma führen können, sowie die Biomechanik des Schleudertraumas selbst. Im Vordergrund steht die terminologische Auseinandersetzung und Klärung von fachspezifischen Begriffen für das Schleudertrauma. Die Definition dieser Begriffe dient als Grundlage für eine eindeutige Kommunikation zwischen den unterschiedlichen fachkundigen Arbeitsgruppen der Unfallanalyse. Die Anatomie der Halswirbelsäule, des Diskus und der Muskeln bilden die Grundlage des biologischen Aspekts der Biomechanik des Schleudertraumas. Die Physik ist die Grundlage des mechanischen Aspekts der Biomechanik. Die ärztliche Diagnose und Therapie des Schleudertraumas sind weitere Bestandteile der Arbeit. Der Verwendungszweck des SonoSens® Messgeräts wird für die Diagnose des Schleudertraumas in einer Machbarkeitsstudie überprüft.



Roth, Sascha;
Konstruktion und Prototypenherstellung einer Halterung zum Tracking menschlicher Kopfbewegungen. - 82 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Konstruktion und Prototypenherstellung einer Halterung mit deren Hilfe dynamische Bewegungen des Kopf-Halswirbelsäulen-Systems gemessen werden können. Ausgehend von Vorarbeiten am FG Biomechatronik soll eine Haltevorrichtung entwickelt werden mit deren Hilfe man verschiedene Typen von Markern/Sensoren direkt am Kopf platziert, um die Bewegung der Halswirbelsäule bzw. des Kopfes messen zu können. Zu Beginn der Arbeit werden überblicksartig die Grundlagen der anatomisch-morphologischen Struktur der Halswirbelsäule vorgestellt und nachfolgend der Stand der Technik präsentiert. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf Bewegungsanalysesystemen, die Bewegungsdaten in digital weiterverarbeitbarer Form ermöglichen. Mit Hilfe einer Anforderungsanalyse und darauf aufbauenden theoretischen Vorüberlegungen werden drei Lösungen vorgestellt und prototypisch aufgebaut. Als Machbarkeitsstudie werden Messungen mit 10 Probanden durchgeführt, die die drei Varianten mit einem Fragebogen bewerten. Abschließend wird eine Variante bewertungsbasiert ausgewählt und mögliche Weiterentwicklungen und zukünftige Fragestellungen diskutiert.



Schöneweck, Franziska;
Entwurf und Durchführung von Praxistests einer mobilen Plattform zur Erfassung von Vitalparametern. - 92 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die deutsche Gesellschaft wird zunehmend älter. Statistiker gehen davon aus, dass im Jahr 2050 doppelt so viele alte wie junge Menschen in Deutschland leben. Etwa ein Drittel aller Deutschen wird 65 Jahre oder älter sein [10]. Es wird dazu kommen, dass es mehr pflegebedürftige Personen gibt, als Menschen die sie pflegen können. Deshalb versucht die Medizintechnik neue Wege zu finden, um Menschen bis ins hohe Alter ein weitgehend selbstständiges Leben zu ermöglichen. - Ein Ansatz ist die Weiterentwicklung des Telemonitorings. Das bei dieser Arbeit verwendete System soll zur mobilen Überwachung der Vitaldaten von alten und chronisch kranken Patienten dienen. Die Daten werden dem behandelten Arzt, betreuenden Personen oder im Notfall auch gleich an eine Notrufzentrale übermittelt, falls Auffälligkeiten bei der Erfassung der Vitalparameter auftreten sollten. Weitere Behandlungsschritte können so in die Wege geleitet werden. Dies ermöglicht den Patienten länger in ihrer gewohnten Umgebung zu leben, da sie eine ständige medizinische Überwachung und Versorgung erhalten. Zudem besteht die Möglichkeit, dass den Personen ein neues Sicherheitsgefühl vermittelt wird, durch das sie in die Lage versetzt werden, wieder oder weiterhin auch Außerhausaktivitäten (z.B. Einkäufe, Besuche etc.) wahrzunehmen. - Das Fachgebiet Biomechatronik der TU Ilmenau beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Gerätes zum Telemonitoring. Der "Vitalmonitor" soll in verschiedenen Situationen genutzt werden können, z.B. über einen längeren Zeitraum oder außer Haus. - Eine Anpassung des Systems, so dass es von älteren Menschen mühelos genutzt werden kann, ist erforderlich. Ein Nutzertest in der betreffenden Altersgruppe und unter entsprechenden Nutzungsbedingungen sowie die daraus folgenden Veränderungen des Geräts sind die Schwerpunkte der folgenden Arbeit. Des Weiteren wurden Tests zur Langzeitnutzung, mit verschiedenen Probandengruppen und zum Vergleich mit anderen Geräten durchgeführt.



Hesky, Claudia;
Durchführung von Bewegungs- und Haltungsanalysen mit dem ultraschallbasierten Positionsmessgerät sonoSens® der Firma GefreMed zur Diagnose von Skoliose. - 148 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In dieser Arbeit wurde das Messsystem sonosSens® auf die Eignung zur Diagnose einer Skoliose geprüft. Das Ziel war es herauszufinden, ob durch den Einsatz eine Ablösung von den bisherigen Diagnoseverfahren möglich ist. Die Messungen mit dem sonoSens® wurden an vier Probanden im Rahmen einer Testreihe unter möglichst gleichbleibenden Bedingungen durchgeführt. Die Sensoren des auf Ultraschallmessung basierenden Gerätes wurden dabei entsprechend der Angaben des Herstellers GefreMed appliziert. Davon abweichend waren zwei Applikationen, bei welchen sich die Sensoren im Bereich der Brust- und Lendenwirbelsäule befanden. Die Messergebnisse zeigten symptomatische Erscheinungen auf Seiten der Probanden mit Skoliose. Jedoch zeichneten sich keine Tendenzen ab, welche für eine eindeutige Diagnostik hinreichend waren.



Befus, Olga;
Neuartige Mikro - Osteosyntheseschrauben in der MKG - Chirurgie. - 71 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Die Osteosyntheseschrauben als Verbindungselement für die Reposition von Knochenbrüchen spielen eine wichtige Rolle in der Chirurgie. Das Ziel dabei ist die Fixierung der Knochenfragmente für die Dauer der Frakturheilung. Solche Fixationselemente werden für operative Frakturbehandlungen in verschiedenen Körperregionen eingesetzt. Diese Bachelorarbeit behandelt neuartige von der Fa. Hager & Meisinger GmbH entwickelte Knochenschrauben, welche in der Mund-Kiefer-Gesichts-Chirurgie verwendet werden sollen. Die Arbeit teilt sich in einen theoretischen und praktischen Teil auf: Im theoretischen Teil wurden zum einen Aufgabengebiete der MKG-Chirurgie betrachtet, in denen die Mikro-Schrauben zum Einsatz kommen. Zum anderen wurde der Stand der Wissenschaft und Technik für Ostheosyntheseschrauben über eine Marktrecherche ermittelt. Anhand der aktuell auf dem Markt vorhandenen Schraubenbeispiele wurde eine Aufstellung der wichtigsten Schraubenmerkmale erarbeitet. In den Prototypen für Mikro-Titanschrauben von Hager & Meisinger GmbH wurden Konstruktionsverbesserungen verwirklicht, die eine bessere Knochenostheosynthese erlauben sollen. Für diese Art der Frakturfixierungselemente wurden im Rahmen einer Risikoanalyse gemäß der Normen DIN EN ISO 14971 und DIN EN 62366 die möglichen Gefährdungen ermittelt, welche bei der Anwendung der Mikro - Osteosyntheseschrauben am Patienten entstehen können. Das Hauptziel der Arbeit war, die Kernrisiken zu bestimmen und anhand dieser Hauptrisiken die vorhandenen Schrauben - Prototypen zu prüfen. Für diesen praktischen Teil der Bachelorarbeit wurden für wesentliche Risiken jeweils Testmethoden überlegt und anhand dieser eine Produktvalidierung für bestimmte Aspekte durchgeführt als Bestätigung, dass die Anforderungen für die Anwendung in der MKG-Chirurgie erfüllt werden. Allerdings hat sich das Inserieren der Osteosyntheseschrauben in verschiedene Materialien als problematisch erwiesen. Als Ergebnis der vorliegenden Arbeit wurden mögliche sowie notwendige Optimierungsvorschläge vorgestellt, die zur weiteren Produktverbesserung dienen sollen.



Wand, Diana;
Hard- und Softwaretechnische Optimierung eines BioMEMS-Arbeitsplatzes für die Kultivierung, Observation und Manipulation von Zellen. - 78 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollte ein Arbeitsplatz für die Kultivierung, Observation und Manipulation von Zellen im BioMEMS geschaffen werden mit dem Schwerpunkt der software-ergonomischen Optimierung. Ein Vergleich der in den vorangehenden Kapiteln behandelten Aspekte mit der Aufgabenstellung zeigt, dass die Teilaufgaben aus Kapitel 1.2 gelöst wurden. - Zu Beginn der Arbeit wurden die Grundlagen zum verwendeten grafischen Programmiersystem LabVIEW vorgestellt, sowie Grundlegendes zur Software-Ergonomie erläutert. Auch eine Vorstellung des BioMEMS, sowie alle dazugehörigen Software- und Hardwarekomponenten ist in dieser Arbeit zusammen mit der Erklärung des Konzepts des BioMEMS vorhanden. Weiterführend wurde der geschaffene Arbeitsplatz analysiert, auf dem nun alle Hardwarekomponenten aufgestellt und angeschlossen sind, sowie ein Computer mit den aktuellsten Softwareversionen zur Verfügung steht. Somit sind nun erstmals an einem einzigen Arbeitsplatz über einen Computer alle Module der Zellkultivierung bedienbar und funktionstüchtig. Des Weiteren wurden die Softwarekomponenten hinsichtlich Funktionalität und Software-Ergonomie analysiert, sowie Verbesserungen durchgeführt. Als Folge dessen sind die Programme nun ergonomischer zu bedienen und erleichtern dadurch dem Benutzer das Arbeiten am BioMEMS. Durch die software-ergonomischen Verbesserungen wurden Effektivität, Effizienz und Zufriedenheit des Benutzers bei der Erfüllung seiner Aufgabenstellung erhöht. Da die Verbesserung der Software-Ergonomie immer weiter fortgeführt werden kann, sind in dieser Arbeit auch weitere Vorschläge für Veränderungen gegeben, sowie Denkanstöße in welchen Bereichen die beschriebenen Verbesserungen sinnvoll wären. Auch die Software-Integration wurde beleuchtet, in dem unterschiedliche Integrationskonzepte vorgestellt und Hinweise zur Durchführung geben wurden. Die in dieser Arbeit durchgeführten Analysen bringen somit erste Erkenntnisse zur Verwirklichung einer vollständigen Integration. Schließlich wurde eine Integration über ein Menüprogramm und den Projekt-Explorer von LabVIEW durchgeführt, so dass alle Programme nun einfach zu finden und zu öffnen sind. Ebenso wurden alle Programme zum Schutz mit einem Passwort versehen.



Kasper, Dominik;
Quantifizierung eines kettengetriebenen magnetisch - adhäsiv haftenden Kletterroboters. - 36 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Die vorliegende Arbeit analysiert und vergleicht ausgewählte Eigenschaften des Kletterroboters MaTbot. Ausgehend von dem verwendeten kombinierten Haftprinzips des MaTbots wird der Stand der Technik erfasst und Vergleichskriterien ausgewählt. Das verwendete Haftprinzip ist eine Kombination aus einer, durch ein pilzförmig mikrostrukturierten Tape erzeugten, adhäsiven, und eines durch Permanentmagnete erzeugten magnetischen Haftprinzip. Dabei zeigt die bisher durchgeführte Analyse des Stands der Technik, dass die Kombination der Haftprinzipien und die Autonomie des MATbots infolge der Integration sämtlicher Komponenten der Energieversorgung und der Steuerung zurzeit einzigartig sind. In den Versuchen wurde gezeigt, dass der MATbot, im Vergleich zu den untersuchten Robotern, gleichwertige Ergebnisse lieferten, auch wenn diese nur teilweise vergleichbare Voraussetzungen im Bereich der Autonomie besitzen.



Wenke, Robert;
Untersuchung von Amplitudenwachstumsfunktionen früher auditorisch evozierter Potentiale hinsichtlich ihres Beitrages für die Hörschwellenschätzung. - 55 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Die Arbeit beschreibt und testet eine neue Methode zur objektiven Schätzung der menschlichen Hörschwelle. Dazu wird zunächst eine klassische Hirnstammaudiometrie (BERA) durchgeführt und die frühen auditorisch evozierten Potentiale (FAEP) für verschiedene Reizpegel aufgenommen. Von den registrierten Potentialwellen wird die Amplitude der Welle V über den Reizpegel aufgetragen. Die bisherige Vorgehensweise bei der Hörschwellenschätzung über die BERA war es, den niedrigsten Pegel, bei dem die Welle V nachweisbar ist, als Hörschwelle zu definieren. Mit der neuen Methode wird aus den überschwellig erhaltenen Amplitude-Reizpegel-Punkten eine Wachstumsfunktion interpoliert und bis auf eine Amplitude von Null extrapoliert. Der dazugehörige Reizpegel wird als extrapolierte Hörschwelle bezeichnet. Ziel der Arbeit war zum einen die Bestimmung der Abhängigkeit zwischen den Welle-V-Amplituden und dem Reizpegel, um daraus geeignete Interpolationskerne für die Amplitudenwachstumsfunktionen zu formulieren. Zum anderen sollten die extrapolierten Schwellen mit den abgeleiteten BERA-Schwellen und den Referenzhörschwellen aus der Tonaudiometrie verglichen werden, um die Güte der Hörschwellenschätzung über Amplitudenwachstumsfunktionen einschätzen zu können. Für dieses Vorhaben wurden bei über 100 Patienten unterschiedlichen Alters und mit unterschiedlichem Hörverlust die FAEP gemessen und der Zusammenhang zwischen den Welle-V-Amplituden und dem Reizpegel bestimmt. Mithilfe der nun anwendbaren Wachstumsfunktionen konnten bei 68 der über 100 Patienten die drei Schwellen verglichen werden. Es zeigte sich, dass für niedrige Hörverluste bis 40 dB die extrapolierten Schwellen im Mittel näher an den tonaudiometrischen Schwellen lagen als die abgeleiteten BERA-Schwellen. Größtenteils gab es sogar keine signifikanten Unterschiede zwischen den extrapolierten und tonaudiometrischen Schwellen. Es lässt sich daher schließen, dass über Amplitudenwachstumsfunktionen erhaltene extrapolierte Schwellen sehr gut und zum großen Teil besser als die abgeleiteten BERA-Schwellen zur Schätzung der Hörschwelle geeignet sind.



Spangenberg, Anja;
Kolloidale Kraftspektroskopie zur Messung nicht-kovalenter Wechselwirkungen an definiert funktionalisierten Biomaterialoberflächen. - 70 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Untersuchungen zur Optimierung von Biomaterialoberflächen für den Einsatz als Hämodialysemembran durchgeführt. Unter Verwendung eines Rasterkraftmikroskops wurde der Einfluss der Hydrophobizität auf Adsorptionsprozesse betrachtet. Unter Verwendung verschiedener Thiolverbindungen erfolgte die Modellierung von acht abgestuft hydrophobierten Oberflächen, die mit je einer hydrophoben und einer hydrophilen Sonde auf ihre Grenzflächenwechselwirkung untersucht wurden. Des Weiteren wurde die Topographie von jeder Oberflächenmodifikation aufgenommen und charakterisiert.



Krekeler, Malte;
Evaluation eines Prüfstandes zur dynamischen Prüfung prothetischer Fußpassteile nach DIN EN ISO 22675. - 111 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Die Norm DIN EN ISO 22675 ist die aktuellste Normvorgabe zur Prüfung der strukturellen Festigkeit von Knöchel-Fußpassteile und Fußeinheiten in der prothetischen Prüftechnik und soll zukünftig als Ersatz der Prüfung von Knöchel-Fußpassteile und Fußeinheiten nach DIN EN ISO 10328 dienen. In der DIN EN ISO 22675 wird synchronisiert zur Winkeltrajektorie der beweglichen Fußplattform ein Kraftprofil mit zwei verbundenen Maxima auf den freischwingenden Prüfling aufgebracht. Hierdurch wird die Stand- und Schwungphase im Gegensatz zur DIN EN ISO 10328 realitätsnäher nachgeahmt. Dies erfordert jedoch zwei Regelkreise, die sich gegenseitig beeinflussen. Diese Norm DIN EN ISO 22675 soll an einem vorliegenden Prüfstand umgesetzt werden. Hierzu werden die in der Norm vorgegebenen Polynome für das Kraftprofil und die Winkeltrajektorie der Fußplattform mit Hilfe von MATLAB aufbereitet und in ein Prüfprogramm am Prüfstand eingebettet. Auf Basis des nicht normgerechten Ausgangszustandes werden Optimierungsmöglichkeiten für den Prüfstandsaufbau, die Prüfstandregelung und den Prüfablauf aufgezeigt und bewertet. Die praktisch realisierbaren Ansätze zur Optimierung wurden umgesetzt, ermöglichten jedoch keine normgerechte Prüfung. Deshalb werden weitere Aspekte diskutiert, die bei der Umsetzung der Norm DIN EN ISO 22675 beachtete werden müssen. Zusätzlich werden Ideen zur Annäherung der Norm an real auftretende Belastungen gegeben.



Mende, Susanne;
Untersuchung der biologischen Systemantwort auf definiert funktionalisierte Biomaterialoberflächen mittels Proteinadsorption und Thrombozytenadhäsion. - 112 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Zur Untersuchung der Anhaftung biologischer Systeme auf unterschiedliche Oberflächen wurden mittels Thiolchemie acht Oberflächen hergestellt, die eine abgestufte Hydrophobizität aufweisen. Dazu wurden das hydrophobierende Dodecan-1-Thiol und das hydrophilierende 11-Mercaptoundecanol verwendet. Als biologische Systeme kamen die beiden Blutproteine Albumin und Fibrinogen und Thrombozyten zum Einsatz. Die Untersuchung des Anhaftungsgrades erfolgte durch fluoreszenzbasierte Messungen, Fluoreszenzmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Energiedispersive Röntgenspektroskopie.



Schomburg, Karsten;
Aufbau eines Experiments für tribologische Untersuchungen der Synovialflüssigkeit von Säugetieren. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Die miteinander artikulierenden Gelenkflächen zweier Knochen eines allgemeinen echten Gelenks sind mit einer hyalinen Knorpelschicht überzogen. Bei Bewegung reiben diese Flächen aufeinander. Um Reibung und Verschleiß zu minimieren, befindet sich zwischen den Gelenkflächen in der Gelenkhöhle die Synovialflüssigkeit (Gelenkschmiere). Zusammen mit dem Knorpel werden Reibkoeffizienten erreicht, die technisch bisher kaum erreicht werden. In den Grundlagen wurde auf echte Gelenke, Fluide und Tribologie eingegangen. Im Abschnitt Material und Methoden wird auf die Synovialflüssigkeit und auf das Messsystem eingegangen. Der Ergebnisteil beinhaltet die Versuchsdurchführung und Auswertung. Mit dem in dieser Arbeit aufgebauten Messsystem ist es grundsätzlich möglich tribologische Messungen durchzuführen. Es wurden fünf Teilversuche durchgeführt, drei davon mit Synovialflüssigkeit als Zwischenstoff. Die Synovialflüssigkeit wurde aus Kniegelenken von Schweinen und Rindern gewonnen. Bei den Messungen mit Synovialflüssigkeit und Knorpel ergeben sich sehr hohe Standardabweichungen, die sich aus der Geometrie der Anordnung ergeben. Dennoch ist bei einigen Versuchen zu erkennen, dass mit dem Zusammenspiel von Knorpel und Synovialflüssigkeit sehr niedrige Reibkoeffizienten erreicht werden können. Grundsätzlich sind die Versuche untereinander vergleichbar, ein Vergleich mit Tabellenwerten jedoch schwierig und nur mit Kenntnis des Versuchsaufbaus durchführbar.



Malcherczyk, Maren;
Fertigung und Tests funktionalisierter PDMS-Deckel für Biomikrosysteme. - 71 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Für ein Mikrosystem, bestehend aus Silizium und Glas, welches im Glas eine runde Öffnung besitzt, wird ein Silikondeckel als Kontaktelement für die Stimulationseinheit genutzt. Dieser Silikondeckel ist in einer prototypischen Realisierungsvariante vorhanden. Zur Belastung der Zellen wird ein Mikromanipulator genutzt. Die Eignung der Stimulationseinheit für die Applikation mechanischer Kräfte auf die Zellen im Mikrosystem konnte bisher noch nicht bestätigt werden. Im Zuge dieser Bachelorarbeit sollen die Methoden für die Fertigung des Kontaktelements optimiert werden und Funktionstests unter Einsatz des Mikromanipulators durchgeführt werden. Teilaufgaben: - Test der bisher existierenden Fertigungsmethoden für einen flexiblen, transparenten Silikondeckel und Ableitung von fertigungstechnischen Optimierungsmöglichkeiten, - Recherche zur Fertigung von Membranen und dünnen, ebenen Objekten aus Sylgard®184, - Entwurf und Fertigung eines Werkzeuges für den Mikromanipulator, welches zur Belastung des Kontaktelementes geeignet ist. Das Werkzeug muss insbesondere der Grundforderung, Erhalt der Transparenz des Mikrosystems, Folge leisten, - Test verschiedener physiologischer Stimulationsfolgen auf das Kontaktelement mithilfe des Mikromanipulators. Die Stimulationsfolgen sollten an die Belastungen im biologischen System oder an bereits durchgeführte Versuche auf dem Gebiet der Zellmanipulation angelehnt sein



Königsmann, Sebastian;
Quantifizierung des Substratkontakts beim Klettern - Bewertung eines Versuchsaufbaus. - 108 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Die technischen Parameter eines für die Messung von Reaktionskräften und -momenten entwickelten 6D-Kraftmessgerätes wurden bestimmt und mit den für ein bestimmtes Experiment geforderten Parametern verglichen.



Sloma, Ulrike;
Charakterisierung der Schwingungseigenschaften einer Polymermembran mit variablen mechanischen Eigenschaften. - 60 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

In der Audiotechnik gibt es vielseitige Einsatzmöglichkeiten für Membranen. Die Verwendung in Mikrofonen und Lautsprechern ist hierbei die Geläufigste. Bei bisher eingesetzten Membranen ist keine Klangbeeinflussung durch diese möglich, da sie in ihrer Steifigkeit nicht variabel einstellbar sind. Nafion ist ein Material mit ionisierenden Eigenschaften, welche bei Anlegen einer Spannung zu Veränderungen im Material führen. Diese könnten die Möglichkeit zur aktiven Beeinflussung der Steifigkeit der Membran bieten. Hierbei kann die variable Steifigkeit der Membran zur Veränderung der Übertragungsfunktion eines Mikrofones genutzt werden. Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung der passiven Schwingungseigenschaften einer Membran aus Nafion. Hierfür wurde auf Grundlage eines Druckempfängers eine Einspannung der Membran konzipiert und ein geeigneter Versuchsaufbau zur Messung der Auslenkungen der Membran entwickelt. Die Messung erfolgte berührungslos mit einem Laser-Scanning Vibrometer. Als Messsignale wurden Sinus-Signale mit den Terz-Mittenfrequenzen verwendet. Bei der Auswertung der Daten wurde insbesondere ein Vergleich zwischen Kenngrößen von Mikrofonen und den gemessenen Größen vorgenommen. Des Weiteren wurde eine Visualisierung der Schwingung zur Untersuchung von Schwingungsmoden erstellt.



Herber, Daniel;
Biological evaluation of materials used for medical devices according to ISO 10993. - 90 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Medical device products shall be free of unintended biological risks. Therefore, the biological risks of medical devices must be evaluated and minimized to the lowest level during design, review and production phases. This thesis addresses the following content: 1. Biological risks of medical devices and risk analysis. 2. Biological evaluation of medical devices categorized as implants. 3. Biological evaluation of medical devices categorized as surgical instruments. - In addition, essential methods used for biological evaluation will be described. In order to ensure the quality of the products, all raw materials, manufacture process and final products must be evaluated biologically before going onto the market. This thesis focuses on biological evaluation of medical devices according to the requirement of international standards (ISO 10993-1:2009 [4]). The materials Zimmer X-Ray PMMA, Sulene-PEEK and silicon dioxide were evaluated based on the outlined materials and methods. In conclusion all three materials were in compliance with ISO 10993.



Strelle, Hendrik;
FEM-Modellierung der menschlichen Haut zur Analyse ihrer Eigenschaften. - 112 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachlor-Arbeit, 2010

In diesem Artikel wird die Verformung der Haut unter Tangentialkraft und senkrechter Belastung mit Hilfe von FEM simuliert. Darüber hinaus wurde ein Modell entwickelt, welches aus 4 den Schichten Stratum corneum, Epidermis, Dermis und Subkutis besteht. Für jede Schicht wurde aus der Literatur ein elastisches Modul die jeweilige Schicht ausgewählt. Die Geometrie der Grenzfläche zwischen der Haut und der epidermalen Schichten wurde exakt nachgebildet, um deren auf die Reaktionen der taktilen Sensoren der Haut zu untersuchen. Zusätzlich wurde ein Modell simuliert, welches über eine integrierte Aktorik verfügt. Dieses wurde von den Blutgefäßen als Aktorik der Haut angeregt. Anhand des Modells wurde untersucht, ob es möglich ist, die Steifigkeit der Haut durch Veränderung des Blutdrucks anzupassen. Die Untersuchungen halfen zu verstehen, wie der Tastsinn des Menschen funktioniert. Diese Modelle sind weitere Schritte in der Entwicklung einer adaptiven Sensor-Schicht.



Kriegelstein, Hannes;
Erarbeitung von Routinen zur Qualitätssicherung an dentalen Schraubenimplantaten-Topographische und chemische Evaluierung der 3D-Rauigheit mittels Stereo-Rasterelektronenmikroskopie (Stereo-REM) und EDX. - 51 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Es wurde gezeigt, dass Rauheit an dentalen Schraubenimplantaten mit dem Stereo-Rasterelektronenmikroskop quantifiziert werden kann. Um die Oberfläche eines Dentalimplantates wissenschaftlich exakt zu quantifizieren, sollten entweder ein Set von 3D-Rauheitsparametern oder PSD-Funktionen genutzt werden. Wie von zahlreichen Autoren festgestellt wurde, beeinflusst die Rauheit einer Implantatoberfläche die Osseointegration. Die Rauheit an Gewindegrund, Gewindeflanke und Gewindespitze eines Dentalimplantates ist unterschiedlich. Aus diesem Grund sind zur Beurteilung der Rauheit eines Dentalimplantates Messungen auf unterschiedlichen Stellen des Implantatgewindes durchzuführen.



Metzner, Felix;
Übertragung des Verbindungsverfahren für Silizium mit nanostrukturierten Oberflächen auf photostrukturierbares Glas. - 37 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Der flüssigkeitsdichte Anschluss der Peripherie an mikrofluidische Chips stellt in der Regel eine Herausforderung dar. Schläuche oder Schlauchkonnektoren können nicht ohne zusätzliche Hilfsmittel wie Klebstoffe oder weitere Bauteile mit dem Chip verbunden werden. Sollen diese in der Medizin- bzw. Labortechnik Anwendung finden, so muss die Biokompatibilität gewährleistet sein. Wird ein Klebstoff verwendet, so ist diese in Frage gestellt. In dieser Arbeit wurde das Verbindungsverfahren für Silizium und Polypropylen auf photostrukturierbares Glas und Polypropylen übertragen. In beiden Fällen beruht der Fügeprozess darauf, dass das Polymer nach Erwärmen des Partners in dessen Oberfläche eindringt und dadurch die Verbindung gewährleistet. Für eine haltbare Verbindung der Partner muss die Topographie der Glaskeramik bzw. des Siliziums dahingehend verändert werden, dass dieses Einschmelzen möglich ist. Im Fall des Siliziums geschieht dies durch die Erzeugung von Silizium-Nadeln mittels Trockenätztechnologie. Durch gezielte Steuerung des Glaskristallisationsprozesses soll ein Gefüge erstellt werden, dass nach der Prozessierung eine grobkörnige Topographie bzw. Oberflächenmorphologie entsteht. Es konnte gezeigt werden, dass das Verbindungsverfahren FS21 und Polypropylen generell möglich ist und Festigkeiten bis zu 11 MPa möglich sind. Es unterliegt aber noch großen Schwankungen und es konnte keine Topographie für reproduzierbar gute Ergebnisse bestimmt werden. Dies gilt es in nachfolgenden Arbeiten näher zu untersuchen.



Tröger, Anne;
Kolloidale Kraftspektroskopie zur Klärung des Einflusses von Cytochalasin D auf die Cytomechanik boviner Chondrozyten. - 49 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Die Untersuchung der Cytomechanik trägt maßgeblich zum Verständnis komplexer intra- und interzellulärer Vorgänge bei. Chondrozyten stellen als Vertreter von Zellen des Stützsystems besonders auf dem Gebiet der regenerativen und Transplantationsmedizin ein sehr interessantes Untersuchungsmaterial dar. Neben Topographieaufnahmen bietet das Rasterkraftmikroskop (AFM) die Möglichkeit der kolloidalen Kraftspektroskopie. Diese Methode lässt Rückschlüsse auf die mechanischen Eigenschaften der Probenkörper zu. Da lebende Zellen ein besonders empfindliches Untersuchungsmaterial darstellen, wurde auf ein für biologische Anwendungen angepasstes AFM (Na-noWizard® II) zurückgegriffen. Die Chondrozyten konnten unter kultivierungsähnlichen Bedingungen untersucht werden. Die kolloidale Kraftspektroskopie wurde mit modifizierten Cantilevern durchgeführt. Die Indentierungsversuche mit sphärischer Spitzengeometrie lieferten im Ergebnis Kraft-Abstand-Kurven, welche nach dem Hertz'schem Modell der Kontaktmechanik analysiert wurden. Das Mykotoxin Cytochalasin D bindet an das (+)-Ende der Aktinfilamente und hemmt deren Wachstum. Als Konsequenz ergibt sich eine gestörte Bewegung, Formgebung und Stabilität in der Zelle. Die Untersuchungen an mit Cytochalasin D inkubierten Chondrozyten verliefen vor dem Hintergrund der Manipulation des Zellskelettes. Mit einer höheren Inhibitoreinwirkung stellte sich ein höherer Schädigungsgrad ein, der sich in einem geringeren Elastizitätsmodul nachweisen ließ. Neben den Untersuchungen bezüglich des Cytochalasin-D-Einflusses wurde zusätzlich der Elastizitätsunterschied zwischen arthrotischen und nicht-arthrotischen Chondrozyten untersucht. Eine ausreichend hohe Anzahl von Elastizitätsmesswerten ließ an Hand weicher werdender Chondrozyten Rückschlüsse auf eine vorliegende Knorpelschädigung zu. Vergleichende Messungen im Optical Stretcher der Abteilung "Physik der weichen Materie" an der Universität Leipzig bestätigten die Ergebnisse mittels Rasterkraftmikroskop.



Gropp, Sebastian;
Inbetriebnahme eines Prüfstandes zur experimentellen Bestimmung von Modellparametern des "Pneumatischen Muskels" der Firma FESTO. - 60 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Diese Bachelorarbeit stellt die Inbetriebnahme eines Prüfstandes vor, der die Vermessung des Fluidic Muscles der Firma FESTO AG & Co.KG erlaubt, und entwickelt ein Muskelmodell, das geeignet ist, in MATLAB/SIMULINK Modellparameter zu identifizieren. Für die Inbetriebnahme des Prüfstandes ist es notwendig, die Motoransteuerung, die bisher durch eine zusätzliche Händlersoftware über den RS232 Port des PC realisiert wird, auf die dSpace zu übertragen. Dies ist erforderlich, um die Bedienung des Prüfstandes weiter zu vereinfachen. Der Hauptteil der Arbeit beschäftigt sich mit der Erstellung eines geeigneten physikalischen Modells des pneumatischen Muskels. Dieses Modell bildet die Grundlage zur Ermittlung unbekannter oder schwer messbarer Parameter, z.B. die während des Betriebes des pneumatischen Aktors resultierenden Reibkräfte, mittels Parameteridentifizierung unter Berücksichtigung der am Prüfstand P.E.X.T.E.R. gewonnen Messdaten. Hierzu wird eine umfassende Recherche zu bisherigen Forschungen und Arbeiten zur Modellbildung des Muskels durchgeführt. Auf Grundlage der Ergebnisse wird ein Modell entworfen, welches eine möglichst hohe Übereinstimmung mit den Messwerten und den Datenblättern von FESTO ermöglicht. Mit diesem Modell können anschließend die gesuchten Kenngrößen ermittelt werden. Darüber hinaus werden in dieser Arbeit die Einflüsse verschiedener Parameter, wie Temperaturänderungen, Feuchtigkeit und Beschädigung des Materials des Muskels, genauer untersucht.



Arlet, Melissa;
Entwicklung eines computergesteuerten Messaufbaus zur Flowdosierung bei unterschiedlichen Drücken auf zwei festgelegten Niedrigflowniveaus im Bereich unter 100ml/min. - 64 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Die Abteilung "Accessories & Consumables" der Firma Dräger Medical AG & Co. KG entwickelt, qualifiziert und verifiziert Zubehörkomponenten für Anästhesie-, vor allem aber Beatmungsgeräte. Dazu gehören u.a. Beatmungsschläuche, Beatmungsmasken für die nicht-invasive Beatmungstherapie, Exspirationsfilter und Flowsensoren. Für einen einheitlichen Standard und eine patientenschonende Beatmung müssen die Komponenten bestimmte Anforderungen erfüllen. Diese Anforderungen ergeben sich aus zugehörigen Normen und internationalen Standards. Darin werden Testaufbauten zum Messen bestimmter Parameter, sowie die zulässigen Grenzwerte dieser Parameter festgelegt. Aufgrund dieser Normen führt die Abteilung "Accessories & Consumables" dann Tests zum Verifizieren bzw. Qualifizieren der Zubehörprodukte durch. Dafür stehen in der Abteilung mittlerweile mehrere automatisierte Testaufbauten zur Verfügung, die das Messen der in den Normen festgelegten Parameter ermöglichen. Alle Aufbauten werden über die zentrale Gasversorgung mit einem Flow versorgt. Dieser muss aufgrund des eingeschränkten Messbereiches der Geräte auf einen festgelegten Bereich reduziert werden. Das Thema dieser Arbeit beschäftigt sich genau mit der Umsetzung dieses Problems. Es sollen verschiedene Konstantflows bei verschiedenen Druckniveaus (z.B. 30 mbar, 60 mbar, 75 mbar realisiert werden, so dass diese als Eingangsgröße für Messaufbauten eingesetzt werden können. Die Programmierung des Userinterfaces und die Messdatenerfassung sollte über Matlab erfolgen. Innerhalb dieser Bachelorarbeit werden verschiedene Lösungsansätze diskutiert und mithilfe einer Entscheidungsmatrix bewertet. Weiterhin sollen mithilfe der Arbeit auch die Stärken und Schwächen des Aufbaus, sowie die Übertragbarkeit auf andere Systeme dargestellt werden.



Klein, Katja;
Automatisiertes Imaging des Wachstums von Saccharomyces cerevisiae im segmentierten Fluss. - 60 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Die Zwei-Fluid-Technik ist ein im Zuge der Miniaturisierung entstandenes High Throughput Kultivierungsverfahren, welches eine serielle Anordnung kleinster Bioreaktorsysteme (Kompartimente) im geschlossenen Schlauchsystem ermöglicht. Im sogenannten segmentierten Fluss wurden mit Hilfe der Zwei-Fluid-Sonde Kompartimente im Nanoliter-Maßstab erzeugt und die Hefekultur Saccharomyces cerevisiae innerhalb dieser Reaktionsräume kultiviert. Die Kultivierung erfolgte im segmentierten Fluss sowohl mit farblosem Tetradekan als auch mit Sudanrot gefärbtem Tetradekan als Trägermedium. Vergleichend dazu wurden die Hefen in einer konventionellen Schüttelkultur im Erlenmeyerkolben kultiviert. Anhand von Zellzählungen in den ausgeschleusten und zusammengeführten Kompartimenten konnten analoge Zelldichten wie bei herkömmlichen Schüttelkulturen nachgewiesen werden. Im segmentierten Fluss wurde sowohl für farbloses als auch für Sudanrot gefärbtes Tetradekan ein vergleichbares Wachstumsverhalten festgestellt. Ein Einfluss der Färbung des Trägermediums auf das Wachstum der Hefekultur konnte dementsprechend ausgeschlossen werden. Des Weiteren wurde ein automatisiertes optisches Analytik-System getestet, welches die für Analysezwecke wichtigen Abschnitte des segmentierten Flusses erfassen und die auszuwertende Datenmenge auf ein Minimum reduzieren soll. Das System besteht aus einem optischen Aufbau zur Gewinnung von Triggersignalen aus dem segmentierten Fluss und aus einer Kamera am inversen Mikroskop, welche mit Hilfe der Triggersignale angesteuert wird. Das Analytik-System wurde während der Bachelorarbeit soweit adaptiert, dass ca. 27% der mit Hilfe des Systems erstellten mikroskopischen Aufnahmen der Kompartimente für eine Auswertung herangezogen werden konnten. Die Auswertung der mikroskopischen Kameraaufnahmen erfolgte mittels einer Grauwertmessung innerhalb einer zuvor definierten Region of Interest. Hieraus konnte ein linearer Zusammenhang zwischen Hefezellzahlen und ermittelten Grauwerten der mikroskopischen Bilder nachgewiesen werden. Obwohl ein Wachstumsnachweis von Saccharomyces cerevisiae im segmentierten Fluss mit Hilfe des Analytik-Systems möglich war, konnte kein exakter Wachstumsverlauf verfolgt werden. Während des Hefewachstums bildeten sich Zellaggregate, die die Auswertung mittels des hier getesteten Analytik-Systems scheinbar beeinflussen.



Langer, Stefan;
Einsatz mechanisch aktiver Polymere im Automobil, unter besonderer Betrachtung des Nafion®-Substrats . - 81 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Der Wunsch von Fahrzeugbenutzern an den Komfort eines Fahrzeugs steigt stetig. Um diesem Wunsch zu entsprechen, steigt demnach auch die Anzahl von nicht erkennbaren Aktoren. Hierdurch nehmen auch Gewicht und Verbrauch des Fahrzeuges zu. Neue Aktormöglichkeiten werden benötigt, um das Gewicht eines Fahrzeuges zu senken und den Komfort zu erhöhen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit einer neuen Aktormöglichkeit. Dies ist das IPMC-Material Nafion TH, welches als ein Aktor-Bauelement eingesetzt wird. Es sind konstruktive Vorschläge aufgezeichnet, welche die Kräfte vergrößern und Rotationsbewegungen ermöglichen. Weiterhin werden in dieser Arbeit mögliche Einsatzfälle im KFZ aufgezeigt. Die durchgeführte Patentrecherche zeigt unter anderem den aktuellen technischen Stand, wie auch zukünftige Ideen. In dieser Arbeit wird auch ein Versuch durchgeführt, einen Nafion TH-IPMC-Streifen als Sensor einzusetzen. Dieser Streifen wird mechanisch verformt. Dadurch wird vermutlich eine Spannung in wenigen mV ausgegeben. Dieser neuartige Sensor kann im KFZ und in anderen Gebieten eingesetzt werden und eröffnet neue Möglichkeiten, Informationen über ein technisches System zu bekommen.



Franke, Richard;
Aufbau und Durchführung von Messreihen an Heizer- und Wärmetauscherstrukturen für die Medienerwärmung in BioMEMS. - 108 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Temperierung von Mikrosystemen, um ein BioMEMS mit einem konstanten Wärmestrom zu versorgen. BioMEMS sind zum Beispiel kleine Systeme, die für die Zellkultivierung eingesetzt werden. Zu diesem Zweck wird zunächst die Wärmeleitung und die Wärmkapazität näher betrachtet. In verschiedenen Versuchsreihen werden mehrere Heizer hinsichtlich ihrer regelungstechnischen und elektrischen Parameter untersucht. Über eine serielle Schnittstelle werden die Temperaturdaten in einen Computer eingelesen und ausgewertet. Dafür werden der Aufbau und die Realisierung der Auswertung erläutert. Eine erste Dimensionierung eines Heizers wird mit Berechnungen eines einfachen Models überprüft.



Dressler, Anja;
Untersuchung von Unfallschwere (CDC, EES) und Verletzungsmustern bei PKW-Unfällen mit Seitenkollision oder Baumanprall. - 158 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Verkehrsunfallzahlen sind seit Jahren rückläufig. Dennoch stehen Verkehrsunfälle an vierter Stelle unnatürlicher Todesursachen in Deutschland, wobei die Hälfte aller Verstorbenen Insassen eines PKW sind. - Seiten- und Baumkollisionen weisen innerhalb der PKW-Unfälle eine besonders hohe Verletzungsgefahr auf, Deformationszonen sind nur unzureichend für solche Kollisionen ausgelegt und kaum vorhanden. Diese Arbeit analysiert solche Unfälle auf Grundlage schwerer Verkehrsunfälle der ADAC Datenbank. Ziel ist es, typische Verletzungsmuster zu erkennen und Lösungsvorschläge für eine Verringerung der Verletzungsschwere und -häufigkeit zu entwickeln. - Als Ergebnis konnte bei schweren Seitenunfällen keine Reduktion der Verletzungsschwere durch Seitenairbags nachgewiesen werden. Das Schutzpotenzial ist vollends ausgeschöpft. Die Verletzungsschwere bei Baumkollisionen kann aufgrund der vielfältigen Unfallkonstellationen nur begrenzt durch passive Sicherheitselemente verringert werden. Primär ist stets die aktive Unfallvermeidung zielführend.



Nöthling, Sophie;
Funktionsprüfung eines elektromyografischen Diagnosegerätes. - 77 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

In dieser Bachelorarbeit wurde durch Vergleichsmessungen an einer hinreichend großen Gruppe von 20 gesunden Probanden ein Messgerät zur quantitativen Erfassung muskulärer Ermüdung hinsichtlich der Berechnung und Ausgabe der Messwerte betrachtet. Dabei waren die großen Rumpfmuskeln (Mm. erector spinae, obliquii, rectus abdominis, latissimus dorsi) zu betrachten und durch Erfassung der elektromyographischen Signale die muskuläre Aktivität zu beurteilen. Für die Betrachtung der muskulären Aktivität wurde mit allen Probanden ein Maximalkrafttest und anschließend Ermüdungstests in zwei verschiedenen Trainingsgeräten durchgeführt. Dabei waren mögliche Umverteilungen der muskulären Aktivität im Verlaufe des Ermüdungstests zu berücksichtigen. Im Ergebnis der Untersuchungen wurden Aussagen zu den Einsatzmöglichkeiten des Diagnosegerätes im Bereich der Rumpfmuskulatur und den dabei zu beachtenden Rahmenbedingungen dargestellt.



Mai, Patrick;
Untersuchung zur Validierung mechanischer Modelle zur Beschreibung der Differenzierung von Knorpelpräparaten mittels AFM und Histologie. - 71 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Ziel der Bachelorarbeit ist der Nachweis des Differenzierungsprozesses in Sphäroidkulturen aus bovinen und humanen Chondrozyten mit histologischen Färbungen. Darüber hinaus soll die Differenzierung anhand möglicher Veränderungen der biomechanischen Eigenschaften der Sphäroide im Verlauf einer Langzeitkultivierung untersucht werden. Die gewonnenen Daten fließen anschließend in die Entwicklung eines numerischen Modells zur Simulation zyklischer Belastungen auf Knorpelzellen in Knorpelgewebe mit unterschiedlichen Zellanteilen ein. Die Bachelorarbeit gliedert sich in das Projekt "Nanoskalige Tomographieerfassung und Manipulation von Einzelzellen (NANOTOME)", Förderkennzeichen 13N9437 des Institutes für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V., Heilbad Heiligenstadt, ein.



Funda, Christoph;
Entwicklung eines auf Unterdruck basierten Haftsystems und Integration in einen Kletterroboter. - 89 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines mechatronischen Unterdruck-Haftmoduls, das in ein Kletterroboter-System integriert werden soll. Jenes modularisierte Kletterroboter-System entstammt aus einem studentischen Projekt des FG Biomechatronik und trägt auf Grund seines bionisch inspirierten Vorbildes den Namen "Raupi". - Die Haftmodule des Kletterroboters waren bisher nur für den Einsatz an rohrförmigen Substraten konzipiert und wurden bereits durch Magnet-Module auf glatte, ebene und ferromagnetische Substrate ausgeweitet. Um nun den Einsatzort des Roboters auf glatte, ebene, nichtmagnetische Oberflächen zu erweitern, wird in dieser Arbeit ein Unterdruck-Haftmodul konzipiert. Es soll "Raupi" auch festen Halt auf Oberflächen wie Glas gewähren. - Nach dem Erarbeiten der physikalischen Grundlagen der Unterdruckerzeugung ergaben sich sechs mögliche technische Varianten, die mit dem derzeitigen Stand der Technik verglichen wurden. Aus der Analyse des Gesamtsystems "Raupi" ergaben sich die Anforderungen an das Saugmodul. Mit diesem Wissen wurde ein Prinzip mit vier aktiven/offenen Saugnäpfen, einer Miniatur-Membranpumpe zur Unterdruckerzeugung und 2 Ventilen zur "Greif" - Zustandssteuerung gewählt. - Um die "Greifzustände" - ansaugen, halten und lösen - automatisieren zu können, sind ein Differenzdrucksensor, am Schlauchsystem angebracht, und pro Saugnapf ein spezieller Berührungssensor vorgesehen. Das Saugmodul wurde konstruiert und ein erster Prototyp wurde gebaut. Die am Prototypen durchgeführten Funktionstests bestätigen die Einsatzfähigkeit des Saugmoduls für "Raupi".



Wuttke, Viola;
Vergleich zweier Hüftpfannensysteme bezüglich der auftretenden Belastung bei Schafthals-Impingement. - 124 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Die Bachelorarbeit umfasst den Vergleich zweier Hüftpfannensysteme mittels Finite-Elemente-Analysen (FEAs). Dabei wird die besondere Situation des so genannten Schafthals-Impingements mit Subluxation betrachtet und es wird untersucht, ob lokale Überlastungen und Beschädigungen auftreten können. Die Festlegung der Randbedingungen und der Materialeigenschaften für die FEAs erfolgte anhand ausführlicher Literaturrecherchen. Die Situation des Schafthals-Impingements und darauf folgende Subluxation wurden in den FEAs durch Modellierung einer axialen Kraft und einer Verschiebung erstellt. Anschließend wurden die Gesamtverformung der Baugruppen, die von-Mises-Vergleichsspannungen der Metallbauteile sowie die maximale Hauptnormalspannung der Keramikbauteile berechnet und ausgewertet. Die Kontaktsituation während des Schafthals-Impingements und der Subluxation stellt sich in den beiden betrachteten Hüftpfannensystemen unterschiedlich dar. Ursache dafür ist die unterschiedliche Gestalt der beiden Systeme in den involvierten Bereichen. So zeigen die einzelnen Lösungsschritte Unterschiede bei den betrachteten Verformungen und Spannungen, welche auf Unterschiede in der Gestalt und den verwendeten Werkstoffen zurückgeführt werden können. Es zeigte sich, dass in mindestens einem der Hüftpfannensysteme eine lokale Überlastung auftreten kann. Denkbare Konsequenzen werden diskutiert. Basierend auf den Erkenntnissen der Bachelorarbeit kann ausgeführt werden, dass die Einhaltung der so genannten Lewinnek-Zone bei der Implantation des Hüftpfannensystems eine große Bedeutung hat. Dadurch wird das Impingementrisiko reduziert und die untersuchte Kontaktsituation tritt nicht oder weniger häufig auf.



Freutel, Maren;
Simulation zur Optimierung der Cochlea-Implantat-Insertion im 2D-Modell. - 70 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Das Cochlea-Implantat (CI) ist eine Hörprothese, die es gehörlosen Menschen mit intaktem Hörnerv erlaubt, wieder einen Höreindruck zu gewinnen. Das CI wird operativ in die Hörschnecke eingesetzt. Bei Patienten mit hochgradiger Schwerhörigkeit kommen diese Implantate nur selten zum Einsatz, da es während des invasiven Eingriffs zum Verlust des Resthörvermögens kommen kann. Um hochgradig schwerhörigen Patienten vor der Implantation die Sicherheit des Erhalts ihres Resthörvermögens geben zu können, ist eine verlässliche, verletzungsarme Insertionsstrategie notwendig. Aus diesem Grund wurden Simulationen zum Insertionsverhalten von Nucleus® 24 Contour AdvanceTM Elektroden durchgeführt. Diese vorgeformt gefertigten Elektroden, mit einer daraus resultierenden passiven Krümmung während des Insertionsvorgangs, sind entwickelt worden, um eine Endlage des Implantates nahe des Modiolus zu ermöglichen. Eine Berücksichtigung der spiralförmigen Geometrie der Cochlea während des gesamten Insertionsverlaufs für eine atraumatische Implantation ist dabei bisher nicht vorgesehen. Deshalb wurde in dieser Arbeit sowohl die heute etablierte Advance-Off-Stylet Insertionstechnik, die das Krümmungsverhalten der Elektrode während der Insertion nicht berücksichtigt, als auch zwei Insertionsstrategien, die das Krümmungsverhalten der Elektrode während der Insertion berücksichtigen, simuliert. Es hat sich gezeigt, dass unter Berücksichtigung des Krümmungsverhaltens der Elektrode eine wesentlich geringere Konturverletzung auftrat. Dies lässt den Schluss zu, dass bei Berücksichtigung des Krümmungsverhaltens wesentlich geringere Insertionskräfte auftreten und somit die Schädigung wichtiger anatomischer Strukturen verhindert werden kann.



Schaab, Sabrina;
Entwicklung und Umsetzung einer Fußstreckermechanik für die Gangorthese Lokomat®. - 76 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Der 1996 von der Firma Hocoma AG entwickelte Lokomat® ist eine Gangorthese, die der Reha&Ohaak;bilitation gehbehinderter Menschen dient. Getreu dem Leitsatz der Lokomotionstherapie "Wer gehen lernen will, muss gehen!" erfolgten in den vergangenen Jahren zahlreiche Modifikationen des ursprünglichen Prototyps. Wer gehen lernen will, muss aber auch alle dafür wesentlichen Abläufe trainieren. Im Lokomat® existiert jedoch kein Mechanismus, der den Fuß als aktives Element in den Prozess des Gehenlernens integriert. Folglich übt der Patient nicht, den Fuß geeignet abzurollen und zu strecken, wie das beim physiologischen Gehen der Fall ist. Um diesem Problem Abhilfe zu schaffen, wurde in der vorliegenden Bachelorarbeit eine Fußstreckermechanik für den Lokomat® entwickelt und umgesetzt.