Systementwurf für medizinische Messdatenerfassung - Interaktive Studienpläne der TU Ilmenau
Die Interaktiven Studienpläne sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.
Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).
Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.
Bitte beachten Sie, dass auf dieser Seite keine Aktualisierungen mehr vorgenommen werden. Alle Module und Studienpläne ab der PO-Version 2021 (Bachelor- und Master-Studiengänge) sind ab sofort im Campus-Portal erreichbar.
| Modulinformationen zu Systementwurf für medizinische Messdatenerfassung im Studiengang Master Ingenieurinformatik 2014 | |
|---|---|
| Modulnummer | 200114 |
| Prüfungsnummer | 220475 |
| Fakultät | Fakultät für Informatik und Automatisierung |
| Fachgebietsnummer | 2222 (Biosignalverarbeitung) |
| Modulverantwortliche(r) | Dr. Marko Helbig |
| Turnus | Wintersemester |
| Sprache | Deutsch |
| Leistungspunkte | 5 |
| Präsenzstudium (h) | 34 |
| Selbststudium (h) | 116 |
| Verpflichtung | Wahlmodul |
| Abschluss | Prüfungsleistung mit mehreren Teilleistungen |
| Details zum Abschluss | Das Modul Systementwurf für medizinische Messdatenerfassung mit der Prüfungsnummer 220475 schließt mit folgenden Leistungen ab:
Zur Durchführung von Laborversuchen ist in jedem Semester eine aktenkundige Belehrung notwendig. 2 Versuche "Embedded EKG" und "Biotelemetrie"; Die Noten ergeben sich jeweils aus Gespräch, Durchführung und Protokoll. |
| Link zum Moodle-Kurs | https://moodle.tu-ilmenau.de/enrol/index.php?id=3675 |
| Lehrende | Dr.-Ing. Marko Helbig |
| Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL | |
| max. Teilnehmerzahl | |
| Vorkenntnisse | Grundlegende Kenntnisse in Elektronik, Schaltungstechnik und elektrischer Messtechnik. Die Module Messelektronik für BMT 1 und 2 aus dem Bachelor-Studium BMT sind vorteilhaft, aber nicht Voraussetzung zur Teilnahme. |
| Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen | Fachkompetenz: Die Studierenden kennen Aufbau, Funktion und Einsatzfelder der wesentlichen Komponenten von medizinischen Messdatenerfassungssystemen, beginnend von den Sensoren und dem analogen Frontend bis hin zur digitalen Verarbeitung der erfassten Messwerte. Die Studierenden erkennen die speziellen Probleme und Herausforderungen beim Entwurf komplexer elektronischer Schaltungen im Bereich der Medizintechnik und verstehen nun auch deutlich kompliziertere und facettenreichere Probleme bei der Schaltungstechnik. Sie kennen Prinzipien und Hardwarestrukturen paralleler Messdatenerfassung und haben die grundlegende Vorgehensweise bei der Anwendung eines FPGA's in der Biomedizintechnik erlernt. Methodenkompetenz: Die Studierenden sind u.a. durch die Übungen und das Praktikumin der Lage, die erworbene Methodenkompetenz in eigenen Systementwürfen umzusetzen und in praktischen Problemstellungen anzuwenden. Darüber hinaus sind sie befähigt, auf Basis der erworbenen Grundlagen auch fortgeschrittene Messmethoden und Hardwarekonzepte zu entwerfen und konzeptionell weiter zu entwickeln. Sie sind grundlegend in der Lage, einen FPGA mittels VHDL zu programmieren und diesen zur Lösung einfacher Problemstellungen einzusetzen. Sozialkompetenz: Die Studierenden können die verschiedenen Herangehensweisen beim Konzeptentwurf nachvollziehen und sind in der Lage, diese im Verlauf der Veranstaltung für ihr eigenes Handeln mit zu berücksichtigen, um so neue und kreative Lösungsansätze zu erschließen. Somit sind sie auch in der Lage, an sie gerichtete Fragen zu Hardwaredetails zu beantworten und können am wissenschaftlichen Diskurs bei der Weiterentwicklung von medizinischer Technik aktiv teilnehmen. Dabei sind sie in der Lage, hardware-relevante Sachverhalte zum Systementwurf in der Biomedizinischen Technik klar und korrekt zu kommunizieren, neben ihrem eigenen Standpunkt aber auch weitere Meinungen und Ansätze zum konzeptionellen Systementwurf anzuerkennen und zu akzeptieren. Im Praktikum werden gezielt folgende Kompetenzen erworben: Die Studierenden sind in der Lage, praktische Problemstellungen in der Gruppe zu lösen und verschiedene Lösungsansätze zu diskutieren, um gemeinsam die beste Lösung für eine gegebene Aufgabenstellung zu identifizieren und umzusetzen. |
| Inhalt | Im Rahmen der Vorlesung werden vertieftes Wissen und methodische Ansätze zum Entwurf von Systemen zur medizinischen Messdatenerfassung vermittelt. Der Fokus liegt dabei auf dem konzeptionellen Teil bei der Lösung von Hardwareproblemstellungen. - Analoges Frontend und Sensorik (Analoge Signalkonditionierung, Operationsverstärker als integrierter Schaltkreis, Designprozess analoges Frontend, Sensor, Signalpegelanpassung bei Single Supply, Multikanalsignalerfassung) - Highspeed Messdatenübertragung - Energiemanagement (Bauelemente für die Spannungsversorgung) - Autonome Energiegewinnung am biologischen Objekt - Analog-Digital-Wandlung (Abtastung, Quantisierung, Wandlungsprinzipien, Parameter, Einsatzkriterien) - Digitale Verarbeitung der Messdaten: Mikroprozessoren und Mikrocontroller (Architekturen, Speicher, Interruptkonzept, Timer, I/O, Programmierung), Bussysteme und Schnittstellen - Grundkonzepte paralleler Messdatenverarbeitung: DSP, FPGA (Aufbau, Funktionsweise, Grundlagen der Programmierung mit VHDL), GPU Im Rahmen des Seminars werden konkrete Beispiele benutzt, um ein praxisbezogenes Verständnis zu entwickeln. - EKG-Monitor (Elektrische Signalcharakteristika, Störeinflüsse, Endstörmaßnahmen, Philosophie der Auflösung, Analog Digital Wandler) - Pulsoximeter (Aufbau, Auswahl der Lichtquelle, LED Treiber zur Leuchtmittelansteuerung, Aufbau und physikalisches Funktionsprinzip Photosensor, Photosensorschaltung) - VHDL-Programmierübungen mit FPGA-Entwicklungsboard Praktikumsversuche: - Embedded EKG: EKG-Datenerfassung und Analyse mittels FPGA - Biotelemetrie: Aufbereitung von Messdaten für die Telemetrie |
| Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form | Folien, Tafel, Skript, Demonstrationen, FPGA Development Board |
| Literatur |
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| Lehrevaluation | |