Bachelor Theses

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.

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.

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.

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.

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.