Bachelor Theses

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.

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.

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).

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.

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.