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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.