ZIELE

Das Prak­ti­kum deckt ein wei­tes Me­tho­den­spek­trum ab, auf des­sen Basis die Stu­die­ren­den viele Kom­pe­ten­zen ent­wi­ckeln kön­nen, die in der be­ruf­li­chen Pra­xis, bran­chen­über­grei­fend, nütz­lich sind. Die Lö­sun­gen wer­den in klei­nen Teams (2-3) er­ar­bei­tet. Die Stu­die­ren­den haben ihre Kennt­nis­se und prak­ti­schen Er­fah­run­gen ver­tieft bzgl.:

• Schal­tungs­tech­nik von Bio­po­ten­zi­al­ver­stär­kern.
• Sen­sor­tech­nik (Druck, Vo­lu­men­strom).
• Ak­to­ren (Pum­pen, Ma­gnet­ven­ti­le, Stauman­schet­te).
• Um­gang mit Mat­lab/Si­mu­link auch in der Re­al-Ti­me Ver­si­on.
• Si­gnal­ver­ar­bei­tung an Hand li­nea­rer und ad­ap­ti­ver Fil­te­rung.

IN­HALT

Das Prak­ti­kum ver­tieft in 3 Ver­su­chen, die je­weils an 4 auf­ein­an­der fol­gen­den Ter­mi­nen durch­ge­führt und aus­ge­wer­tet wer­den, die Vor­le­sung Bio­me­di­zi­ni­sche Funk­ti­ons­sys­te­me I + II:

• Bio­po­ten­zi­al­ver­stär­ker: Die Stu­die­ren­den di­men­sio­nie­ren einen EKG-Ver­stär­ker und bauen ihn auf einer vor­ge­fer­tig­ten Pla­ti­ne auf. We­sent­li­che Schal­tungs­be­stand­tei­le sind der Dif­fe­renz­ver­stär­ker, der In­stru­men­ten­ver­stär­ker und Stan­dard­schal­tun­gen mit Ope­ra­ti­ons­ver­stär­kern. Des Wei­te­ren wer­den eine Span­nungs­re­fe­renz und ver­schie­de­ne ana­lo­ge Fil­ter­schal­tun­gen rea­li­siert. Wei­ter­hin wer­den eine ak­ti­ve Ab­schir­mung und ein Ac­tive-Leg-Schal­tung ver­wirk­licht – also Maß­nah­men zur Stö­rungs­un­ter­drü­ckung. Alle Schal­tungs­be­stand­tei­le wer­den mess­tech­nisch cha­rak­te­ri­siert. Schließ­lich wird mit die­ser Schal­tung ein rea­les EKG auf­ge­zeich­net.
• Si­gnal­ver­ar­bei­tung mit Mat­lab/Si­mu­link am Bei­spiel des EKG: Im ers­ten Teil die­ses Blo­ckes ent­wi­ckeln die Stu­die­ren­den auf der Basis einer vor­lie­gen­den, un­ge­stör­ten EKG-Auf­zeich­nung einen Al­go­rith­mus zur Be­stim­mung der Herz­fre­quenz und cha­rak­te­ris­ti­scher Zeit­in­ter­val­le, die von dia­gnos­ti­scher Re­le­vanz sind. Sie un­ter­su­chen die Herz­fre­quenz­va­ria­bi­li­tät im Zeit- und Fre­quenz­be­reich. Im zwei­ten Teil wird das EKG-Si­gnal mit ver­schie­de­nen Si­gna­len ge­stört: Netz­brumm, Rau­schen, oder rhyth­mi­sche Be­we­gungs­ar­te­fak­te. Diese Stör­si­gna­le sol­len durch Fil­te­rung eli­mi­niert wer­den. Dazu wird ex­em­pla­risch eine klas­si­sche li­nea­re Fil­ter­rou­ti­ne hän­disch ent­wor­fen um die ein­zel­nen Ent­wurfs­schrit­te bis zum re­kur­si­ven Fil­ter­al­go­rith­mus zu ver­deut­li­chen. Wei­te­re li­nea­re Fil­ter­rou­ti­nen wer­den dann auf Basis der Mat­lab Tool­box rea­li­siert. Des Wei­te­ren ler­nen die Teil­neh­mer den Ent­wurf und die Im­ple­men­tie­rung von ad­ap­ti­ven Fil­tern (LMS-Fil­ter). Sie er­ken­nen Pro­ble­me, aber auch die Leis­tungs­fä­hig­keit die­ser Struk­tu­ren.
• Au­to­ma­ti­sche Blut­druck­mes­sung: Mit einer elek­tri­schen Luft­pum­pe, einer Blut­druckm­an­schet­te mit in­te­grier­tem Mi­kro­phon, einem Druck­sen­sor, elek­tro­ma­gne­ti­schen Pneu­ma­tik­ven­ti­len sowie der not­wen­di­gen Mess- und Steu­er­elek­tro­nik soll eine Mat­lab/Si­mu­link ba­sier­te au­to­ma­ti­sche Blut­druck­mes­sung nach Ri­va-Roc­ci-Ko­rot­koff ent­wi­ckelt wer­den. Die Stu­die­ren­den er­hal­ten keine wei­te­ren Vor­ga­ben. Die Leis­tungs­fä­hig­keit ihrer Ent­wick­lung soll mit einem kom­mer­zi­el­len Gerät ver­gli­chen wer­den.

VOR­AUS­SET­ZUN­GEN

keine

EMP­FOH­LE­NE VOR­KENNT­NIS­SE

Grund­la­gen­vor­le­sun­gen der ETIT, In­hal­te der Vor­le­sung Bio­me­di­zi­ni­sche Funk­ti­ons­sys­te­me I + II

LITERATUR

1. Gamm, Eber­hard, Schenk, Chris­toph, Tiet­ze, Ul­rich "Halb­lei­ter-Schal­tungs­tech­nik", Sprin­ger Ver­lag, 2016
2. Webs­ter, John G. "Me­di­cal In­stru­men­ta­ti­on Ap­p­li­ca­ti­on and De­sign", Wiley & Sons, 2009

SONS­TI­GES

Die Vor­le­sung wird über Mood­le or­ga­ni­siert. Das Pass­wort zur Selbst­ein­schrei­bung lau­tet "EKG". Für die Teilnahme am Praktikum ist die Teilnahme an der Ein­füh­rungs­ver­an­stal­tung am Donnerstag, 07.​04.​2022 ab 12 Uhr in ID 04/413 Voraussetzung. In der Ein­füh­rungs­ver­an­stal­tung er­hal­ten Sie alle wei­te­ren In­for­ma­tio­nen.