Modulkataloge

 

Veranstaltungslisten des aktuellen Semesters

Hinweis: Wenn Sie durch Links in unser CAMPUS-System geführt werden, achten Sie bitte darauf, das gewünschte Semester einzustellen (rechts oben)!

 

Biomedizinische Technik: Modulkatalog A (16 Leistungspunkte erforderlich)

Einführung in die Medizin für Naturwissenschaftler und Ingenieure 1 und 2 (Modul 6101)

Einführung in die Medizin 1:

- Zellbiologie: Aufbau von Zellen und Zellmembranen; Transportprozesse; Definition der Membranpotentiale und deren Berechnung
- Neurophysiologie: Charakterisierung von Aktionspotentialen; Eigenschaften der axonalen Informationsweitergabe und –codierung; Arten und Arbeitsweisen von Synapsen
- Anatomie: Achsen, Ebenen und Richtungen des Bezugssystems „Mensch“; Arten und Charakteristika von Gelenken und Gelenkhilfsstrukturen
- Muskel: Verschiedene Arten der Muskulatur; Makro- und mikroskopischer Aufbau eines Skelettmuskels; Elektromechanische Kopplung; Kraft-Längen-Diagramm des Skelettmuskels
- Blutkreislauf: Großer und kleiner Kreislauf; Verteilung des Blutflusses und der Blutvolumina; Blutdrücke und Grundlagen der Blutflussmechanik
- Herz: Lage und Aufbau des Herzens; Querschnitt, Vorhöfe, Kammern, Ventile, Einbindung in Kreislauf; Arbeitsdiagramm; Drücke, Volumina; Schrittmacherzentren und deren Charakteristika; Klinische Anwendungsbeispiele
- Blut: Arten von Blutzellen und deren grundsätzlicher Aufbau und Funktionen; Blutwerte; Blutgruppensysteme AB0 und Rh; Mechanismen der primären und sekundären Blutstillung

Einführung in die Medizin 2:

- Atmung, Säure-Basen-Haushalt: Lage, Aufbau und Aufgaben der Lunge; Atemgasdiffusion; Messung der Lungenfunktion; Einfluss der Atmungsorgane auf die Blutwerte
- Wasserhaushalt, Niere: Lage, Aufbau und Aufgaben der Nieren; Konzentrationsmechanismus; Bestimmung der Nierenfunktion
- Ernährung: Lage, Aufbau und Aufgaben des Verdauungssystems; Weg eines Nährstoffes während der Nahrungsaufnahme und des Verdauungsprozesses
- Sinne: Definition von Sinnen; Mathematische Charakterisierung von Sinnesrezeptoren; Aufbau und Aufgaben der Haut, des Auges, des Innenohrs, der Zunge und der Nase; Schmerzempfindung
- Medizinische Psychologie: Planung, Durchführung und Evaluation von Experimenten; Soziale Wahrnehmung; Lernprozesse; Beobachtung von Prozessen, Beobachtungs- und Beurteilungsfehler
- ZNS: Aufbau und Aufgaben von Gehirn und Rückenmark; Methoden zur Erforschung der Funktion; Einfache neuronale Schaltkreise
- Führung Präparationssaal: Einführung: Sinn und Vorteile des Präparationskurses; Schichtenaufbau; Methodik der Präparation; Führung: Kennenlernen des Präparationssaals und Vorführung ausgewählter Präparate

Credits: 4              SWS: 4             weitere Informationen im CAMPUS-System

Medizintechnische Systeme 1 (Modul 6103)

Inhalt:

- Modellbildung
- Atmung und Lungenfunktionsdiagnose
- Gewebeoptik & Laseranwendungen
- Elektrophysiologie
- Muskeln
- Herz
- Arterielle Wellengleichung
- Elektroden
- Therapie des Nierenversagens
- Niere und Dialyse
- Body Sensor Networks

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Medizintechnische Systeme 2 (Modul 6104)

Inhalt:

- Modellierung und Steuerung der Anästhesie
- Physiologie und Pathophysiologie der Lunge
- Konzepte und Geräte zum Ersatz der Innenohr-Funktion - Cochlea-Implantate
- Physik und Therapiekonzepte für Hydrocephalus
- Modellierung und Steuerung der künstlichen Beatmung
- Konzepte und Geräte zur Leberunterstützung
- Physikalische Grundlagen des Ultraschalls in der Medizin
- Medizinische Textilien
- Elektrische Impedanz-Tomographie (EIT)

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Biomedical Imaging (Modul 6105)

Inhalt:

Planar X-Ray Imaging: Physics of X-ray generation, interaction of X radiation with matter, Detectors for X radiation.

Computed Tomography: CT image acquisition, CT image reconstruction, Filtered Back Projection, System and Components.

Magnetic Resonance Imaging: classical physics, magnetization, relaxation, Bloch's equations, tomography reconstruction

Imaging in Nuclear Medicine: basics from nuclear physics, radiopharmaceuticals, detectors: gamma-camera, single-photon emission computed tomography (SPECT), positron emission tomography (PET).

Medical Ultrasound Imaging: Physics of sound wave, Ultrasound transducer, Image quality: noise and artifacts, Doppler ultrasound, 3D imaging.

Microscopy: Principles of Light Microscopy (Abbe ́s resolution formula), Fluorescence Microscopy Techniques (Deconvolution, Laser Scanning Confocal Microscopy, Multiphoton Confocal Microscopy, Superresolution Microscopy, Light Sheet Microscopy).

Magnetic Particle Imaging: Basic principle and components, Limitations in spatial resolution and SNR, Current and future system.

Clinical Trends: Trends in Healthcare and the role of Imaging, Technical Advancements and clinical examples, Advanced Image Processing.

Credits: 4               SWS: 3         Sprache: Englisch         weitere Informationen im CAMPUS-System

Medizinische Akustik 1 (Modul 6106)

Inhalt:

- Akustische Grundlagen
- Resonatoren/Moden
- Grundlagen akustischer Messtechnik
- Gehör und Binauraltechnik
- Hörphysiologie
- Hörgeräte und Cochlea Implantate
- Reale Umgebungen (Lärm: Ursachen/Quellen/Auswirkungen)
- Grundlagen Ultraschall
- Ultraschall

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Medizinische Akustik 2 (Modul 6107)

Inhalt:

- Akustische Grundlagen
- Resonatoren
- Gehör
- Audiologie
- Psychoakustik
- Diagnose von Hörstörungen (OAE/BERA)
- Akustische Analyse des Vokaltraktes
- Stimm- und Sprechstörungen
- Musikalische Akustik
- Sängerstimme

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

 

Veranstaltungslisten des aktuellen Semesters

Hinweis: Wenn Sie durch Links in unser CAMPUS-System geführt werden, achten Sie bitte darauf, das gewünschte Semester einzustellen (rechts oben)!

 

Biomedizinische Technik: Modulkatalog B (12 Leistungspunkte erforderlich)

Digitale Bildverarbeitung 1 (Modul 6201)

Inhalt:

- Einführung, Bedeutung visueller Information
- Bildgebung I: "good imaging beats good image processing" -  Sensoren (menschl. Auge, CCD/CMOS Sensoren), Abbildungsgeometrie, dünne Linse, optische Systeme, Tele- und Weitwinkelobjektive, Blendenzahl, Schärfentiefe.
- Röntgenbildgebung: Erzeugung von Röntgenstrahlung, Absorption und Streuung, Röntgenbild-Detektion
- Zweidimensionale lineare Systemtheorie: 2D-Faltung, Punktantwort, 2D-LSI-Systeme, Eigenfunktionen, 2D-Fouriertransformation, optische und Modulationsübertragungsfunktion
- 2D-Fouriertransformation und Computer-Tomographie: Fourier-Transformation in Polar-koordinaten, Rotationssatz, Rotationssymmetrie, Hankeltransformation, Fourier-Scheibentheorem, Computertomographie, gefilterte Rückprojektion
- Digitalisierung von Bilddaten: 2D-Abtastung, Auflösungsgrenze, Aliasing, Rekonstruktion, 2D-Fouriertransformation ortsdiskreter Signale, 2D-diskrete und schnelle Fouriertransformation, Nutzung in der Bilddaten-Kompression
- Bildverbesserung (image enhancement): Punktoperationen und Histogramme, Nachbarschaftsoperationen, Faltung, Binomialfilter, unscharfe Maske, Verarbeitungskette in der digitalen Radiographie, nicht-lineare Filter (homomorphe Filter, Medianfilter, adaptive Filter)
- Merkmalsextraktion I: Kantenerkennung (Gradienten- und Laplacefilter), Kantendetektion (Kantendeskriptoren, Genauigkeit und Verlässlichkeit, der Canny Kantendetektor)
- Merkmalsextraktion II: Orientierte und gerichtete Strukturen (Beschreibung orientierter Bildinhalte, Detektion und Estimation von einfachen Orientierungen, Detektion und Estimation von mehrfachorientierten Bildinhalten)

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Digitale Bildverarbeitung 2 (Modul 6202)

Inhalt:

- Multiauflösungs- und Multiratenverfahren der Bildverarbeitung: Gauss- und Laplace-Pyramide, Multiauflösende Filterung digitaler Radiographien, Multiauflösende Analyse von Herzkranzgefaessen in Cine-Angiographien, Multiraten-Rauschreduktion für die Roentgen-Fluoroskopie, Filterbänke & Wavelets, Verschiebungs-Varianz in kritisch abgetasteten Multiratensystemen
- Range Imaging: Aktive Triangulation
- Geometrie der Bildgebung: Perspektivische Projektion, Intrinsische und extrinsische Kameraparameter, Projektionsmatrix, Linsenverzerrungen, Kamerakalibration
- Geometrie des binokularen Sehens: Stereopsis des Menschen, Horopter, Gebiet von Panum, Geometrie von Stereo-Kameras, Epipolargeometrie, Essentielle Matrix, Fundamentalmatrix
- Verarbeitung stereoskopischer Bilddaten: Kalibration von Stereokameras, Rekonstruktion von Szenen, passive Triangulation, Schätzung der Stereo-Disparitaet
- Bewegung: Visuelle Bedeutung von Bewegung, Bewegung im 3D-Raum (Translation, Rotation, Projektion von Bewegung auf die Bildebene, Egomotion, Focus of Expansion, Focus of Contraction)
- Bewegungsschätzung in Bildsequenzen: Optischer Fluss, Bewegung als 3D-Orientierung, Korrelationsbasierte Verfahren (block matching, Schnelle Schätzverfahren)
- Erkennung parametrischer Kurven: Houghtransformation für Geraden und Kreise

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Robotik und Mensch-Maschine-Interaktion 1 (Modul 6203)

Inhalt:

- Grundlagen der Robotik: Komponenten von Robotersystemen - Kinematische Grundstrukturen und Arbeitsräume - Roboterarchitekturen
- Die Lage im Raum: Position und Orientierung - Orientierungsbeschreibungen - Homogene Transformation
- Denavit-Hartenberg Modellierung
- Vorwärtstransformation
- Rückwärtstransformation
- Jakobi-Matrix
- Systemkomponente Mensch: Informationsaufnahme - Informationsverarbeitung - Informationsausgabe
- Ergonomische Bewertung von MMS: Durchführung empirischer Untersuchungen - Simulative Bewertung
- Virtuelle Umgebungen
- Mensch-Maschine Systemtechnik: Zuverlässigkeit und Verlässlichkeit von MMS - Realisierung von Dialogsystemen - Dynamische Systeme - Assistenzsysteme

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Robotik und Mensch-Maschine-Interaktion 2 (Modul 6204)

Inhalt:

- Externe und interne Sensoren für Industrieroboter
- Antriebe und Getriebe für Industrieroboter
- Robotergreifer
- Modellbildung für Industrieroboter: Bewegungsgleichungen nach Newton-Euler; Bewegungsgleichungen nach Lagrange
- Regelung von Industrierobotern: Entwurf von Einzelachsreglern; nichtlineare Regelung und Entkopplung
- Lernen aus Daten: Statistische Verfahren; konnektionistische Verfahren
- Wissensrepräsentation und Wissensverarbeitung: Aussagenlogik; Prädikatenlogik erster Stufe; Expertensysteme; Verarbeitung unsicheren Wissens
- Fuzzy-Systeme

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Hochfrequenztechnik 1 (Modul 6212)

Inhalt:

- Lineare, konzentrierte, passive Bauelemente: Einfache Schaltungen, Ersatzschaltbilder, Güte von Spule und Kondensator, verlustlose und verlustbehaftete Parallel- und Serienresonazkreise, Definition von Kreisgüte und Bandbreite, Zusammenhang zwischen Kreisgüte und Spulen- bzw. Kondensatorgüte, Anpassungsschaltungen, Transformatoren, Anwendungen
- Allgemeine Bauelemente mit TEM Wellenleitungen: Leitungsresonatoren, Güte, Leitungstransformatoren, Stichleitungen, Anwendungen
- Leitungsbauelemente in planarer Technik: Hybridkoppler, Rat-Race-Koppler, Wilkinson-Leistungsteiler, Filter, Phasenschieber, Übergänge zwischen verschiedenen Leitungsarten, Frequenzabhängigkeit der Komponenten, Anwendungen
- Mehrleitersysteme und -komponenten: Gekoppelte Leitungen, Leitungsdifferentialgleichungen, symmetrisches Zweileitersystem, allgemeines Zweileitersystem mit homogenem Dielektrikum, Leitwertmatrix bei einem verlustfreien Mehrleitersystem bzw. bei homogenem Dielektrikum, allgemeiner bzw. symmetrischer Abschluss eines symmetrischen Dreileitersystems, Symmetrierglieder mit konzentrierten Elementen und Leitungsbauelementen, Richtkoppler mit TEM-Wellenleitungen, Beispiele in planarer Technik (Lange Koppler), Filter mit gekoppelten Leitungen, Anwendungen Bauelemente der Hohlleitertechnik: Übergänge, Kurzschlüsse, Verzweigungsschaltungen, Blenden und Stifte, dielektrische Einsätze, Hohlleiterrichtkoppler, Anwendungen
- Hohlraumresonatoren: Leitungsresonatoren, Nulltypschwingung, Modenchart, quantitative Bedeutung von kleinen Volumen- bzw. Materialänderungen, Verluste, Güte, Anwendungen
- Nichtreziproke Bauelemente: Eigenschaften verlustloser, angepasster Dreitore, Herleitung der tensoriellen Permeabilität, Wellenausbreitung in Ferriten, Faradaydrehung, Doppelbrechung, Einwegleitungen, Viertorzirkulator, Resonanzrichtungsleitungen, Dreitorzirkulator, Anwendungen
- Dielektrische Resonatoren: Prinzip, Bauformen, Anwendungen
- Akustische Oberflächenwellenfilter: Wellenausbreitung, Übertragungsfunktion, parasitäre Effekte Anwendung
- Impulstechnik: Pulse auf Leitungen, Abschlüsse, Pulsformen, Übergang zum eingeschwungenen Zustand, Messgeräte, Anwendung
- Glasfasersysteme: Laserquellen, Glasfasereigenschaften, Detektoren, Systemkomponenten, WDM-Übertragung, Modulatoren, Filter, Multiplexer, nichtlineare Eigenschaften der Glasfaser, Dispersion, Solitonen, Faserverstärker
- Hochfrequenzmesstechnik: Netzwerkanalysator, Spektrumanalysator, Rauschmessung, Leistungsmessung, Stecker, Kabel, Frequenzbereiche

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Hochfrequenztechnik 2 (Modul 6213)

Inhalt:

- Reziprozitätstheorem von Antennen: Bedeutung für Charakteristik im Sende oder Empfangsfall
- Antennentheorie: Überblick über Berechnungsverfahren. Berechnung von Aperturantennen, Herleitung der Ersatzgrößen, Huygens'sche Quelle, Näherungen, grundlegende Eigenschaften des Flächenstrahlers, Rechteckapertur, Strahlungsregionen einer Antenne, Belegungsfunktionen, Austauschbarkeit von Kontur- und Belegungsfunktion
- Aperturantennen: Grundlagen, Aperturformen, Bauformen von Aperturantennen (Horn, Parabol)
- Gruppenantennen: Grundlagen, Elementfaktor, Gruppenfaktor, Lineare Gruppe mit konstanten Phasengradienten, Querstrahler, Längsstrahler, Multiplikatives Gesetz, Dipolgruppen mit Parallel- und Serienspeisung
- Lineare Antennen: Berechnung mit Integralgleichungsmethode, Lösung der Integralgleichung mit Momentenmethode, Eingangsimpedanz linearer Antennen, Verkopplung von Antennen, Yagi, Faltdipol
- Planare Antennen: Mikrostrip, Grundstruktur, Polarisation, Bandbreite, Speisungen, Arrays, Speisenetzwerke, Hohlleiterschlitz, Leckwellen, Resonanz, planare Dipolarrays, Hohlleiterschlitzantennen
- Breitbandige Antennen: Spiralantennen, logarithmisch-periodische Antennen
- Antennenmesstechnik: Überblick, Anpassung, Diagramme, Gewinn, Kreuzpolarisation, Bandbreiten, Fernfeld, Nahfeld, Antennenmesskammern (Bau und Ausstattung)
- Rauschtemperatur von Antennen: Definition, Zusammenhang mit Rauschzahl, Bedeutung in Kommunikationssystemen, Nutzung in der Radiometrie, Sonderfälle, Dämpfungseinfluß des Mediums, effektive Rauschtemperatur von Zweitoren, Rauschen in Kettenschaltungen, Einfluß der Sonne auf Rauschtemperatur von Satellitenempfängern
- Wellenausbreitung: Beugung, Brechung, Mehrwegeausbreitung, Streuung, Funkversorgung in Gebäuden, Dämpfung, Modell von Okomura-Hata

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Mechatronische Systeme 1 (Modul 6214)

- Einführung – was ist Mechatronik? Überblick, Motivation, Struktur
- Grundlagen der Modellbildung
- Systembegriff und Definition
- Konstitutive Gleichungen: Erhaltungsgrößen in globalen Bilanzräumen, Zustandsgleichungen, phänomenologische Gleichungen
- Modellbildung mechanischer Systeme: Grundlagen der Mechanik (Kinematik, Kinetik/Dynamik), Newton’sche Gleichungen, dynamische Modellierung von Maschinenelementen, Feder-Masse-Dämpfer-Systeme, Lagrange-Gleichungen 2. Art
- Modellbildung elektrischer Systeme: Grundlagen der Elektrotechnik (Kirchhoff’sche Gleichungen Komplex), dynamische Modellierung von elektronischen Schaltungen, dynamische Modellierung von Linearaktoren und Antrieben, Lagrange-Gleichungen 2. Art für elektrische und elektromechanische Systeme
- Modellierung von thermischen Systemen: Bilanzierung der Energie, Modellierung eines Ausgleichsprozesses, formale Klassifikation von partiellen Differentialgleichungen
- Simulation mechatronischer Systeme: Simulation im Zustandsraum (Analogrechner), Verfahren zur digitalen Simulation (numerische Integrationsverfahren), Matrix-Exponentialverfahren, zeitdiskrete Modellierung linearer Systeme
- Robotische Systeme: Einführung, Beschreibung einer seriellen kinematischen Kette, dynamische Modellierung mit Hilfe der Lagrange-Gleichungen 2. Art

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Mechatronische Systeme 2 (Modul 6215)

Inhalt:

- Verallgemeinerte Vierpol-Theorie: Grundlage der Vierpoltheorie, Analogiebetrachtungen: mechanische/elektrische /chemische/thermische Systeme, Generalisierte Ströme und Potentiale
- Identifikation dynamischer Systeme I: grafische Verfahren, Ermittlung aus Bode-Diagramm und Sprungantwort, Methode der kleinsten Quadrate, Anregungsfunktionen
- Digitale Regelsysteme
- Adaptive Regelsysteme: Gain Scheduling, Self tuning Regulators, Model-based Adaptive Control
- Methoden der Fehlerdiagnose: Merkmalsextraktion, Signal-basierte Verfahren, Modell-basierte Verfahren (Parameterschätz-Verfahren und weighted Least Squares, Zustandsschätzverfahren, Parity-Space-Methode), Merkmalsklassifikation, Grundlagen der Klassifikation, Bayes-Klassifikator
- Rapid Control Prototyping: Der V-Zyklus als Entwicklungsszenario, Hardware- und Software-in-the-loop, V-Zyklus für mechatronische Systeme

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Digitale Sprachverarbeitung 1 (Modul 6217)

Die zweisemestrige Vorlesung DSV 1 und 2 behandelt Grundlagen und Anwendungen der digitalen Sprachverarbeitung. Den Schwerpunkt der Vorlesung DSV 1 bilden die für Sprachsignale spezifischen Grundlagen der digitalen Signalverarbeitung:

- Modell der Spracherzeugung
- Eigenschaften des Gehörs (Psychoakustik)
- Spektraltransformationen
- Filterbänke zur Spektralanalyse und Synthese
- Stochastische Signal und Signalschätzung
- Lineare Prädiktion
- Quantisierung

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Digitale Sprachverarbeitung 2 (Modul 6218)

Den Schwerpunkt der Vorlesung DSV II bilden aktuelle Signalverarbeitungs-Anwendungen:

- Sprachcodierung: Signalform-Codierung, Vocoder, adaptive Quantisierung, adaptive Prädiktion im Zeitbereich, adaptive Codierung im Frequenzbereich, subjektive Sprachqualität, standardisierte Verfahren, Realisierungsaspekte
- Fehlerverdeckung und Soft-Decodierung, Reduktion der Störwirkung von Bitfehlern
- Bandbreitenerweiterung von Sprachsignalen
- Ein- und mehrkanalige Geräuschreduktion: Reduktion akustischer Störungen durch adaptive Filterung, aktive Störschallkompensation, Verminderung von Raumhall
- Kompensation akustischer Echos: Digitale Lautsprechertelefone, akustische Mensch-Maschine-Schnittstelle

Dabei wird vielfach auf Standards der Telekommunikation sowie auf aktuelle Entwicklungen und Trends im Bereich der Mobiltelefon- und der digitalen Hörgerätetechnik Bezug genommen.

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Advanced Topics in Signal Processing and Communication (Modul 6219)

Inhalt:

- Characterization of random signals, formulation of detection and estimation problems under noise and variations, higher-order statistics
- Statistical similarity and modeling
- Methods of signal and parameter estimation: Least squares and SVD methods, Wiener filter and linear prediction, - Bayes estimation, maximum-likelihood estimation, robust estimaton
- Orthogonality and correlation analysis, orthogonal transforms
- Amplitude/phase relationships, Hilbert transform
- Signal and parameter spaces, partitioning methods.
- Frequency and scale spaces, combined time/frequency analysis, multi-rate and multi-resolution sampling, filterbanks and wavelet transform
- Extension of sampling and systems theory for multiple dimensions
- Non-uniform sampling
- Application examples in communication systems, signal analysis and systems optimization

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Analog- und Mixed-Signal-Elektronik 1 (Modul 6220)

In AMS 1 sollen alle Aspekte von Spannungsversorgunskonzepten für integrierte Systeme und Geräte niedriger Leistungen vermittelt werden. Hierfür werden zunächst die Grundlagen:

- Aktive und passive integrierte Bauelemente
- Technologievarianten dieser Elemente z.B. LDMOS
- Grundlegende Schaltungen (z.B. Levelshifter)
- Arbeitspunkteinstellung
- Operationsverstärker, Steilheitsverstärker (OTA)

behandelt.

Auf dieser Basis werden die vertiefenden Themen:

- Integrierte Spannungswandler
- Digitale Regelung von Spannungswandlern
- Effiziente Lösungen für LED Spannungsversorgung
- Power Management komplexer Systeme und Geräte
- Energy Harvesting

vorgestellt und jeweils anhand von praxisnahen Implementierungen im Detail erläutert.

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Analog- und Mixed-Signal-Elektronik 2 (Modul 6221)

In AMS 2 soll der Entwurf und die grundlegenden Systemaspekte von Hochfrequenzschaltungen für sowohl integrierte wie auch hybride Aufbauten vermittelt werden.

Hierfür werden zunächst die Grundlagen:

- Schaltungsentwurf bei hohen Frequenzen
- Filtertheorie und Filtersynthese
- Aktive Bauelemente der Hoch- und Höchstfrequenztechnik
- Verstärker (z.B. Rauscharme Verstärker, Leistungsverstärker)
- Oszillatoren
- Frequenzumsetzung
- HF Schalter

behandelt.

Auf dieser Basis werden die vertiefenden Themen:

- LC Filterentwurf
- Großsignalmodellierung von aktiven Bauelementen für den nichtlinearen Schaltungsentwurf
- Lineare und Schaltverstärker für Hochfrequenzanwendungen
- Dioden- und MESFET-Mischer
- Schnelle Digitalschaltungen

vorgestellt und jeweils anhand von praxisnahen Implementierungen im Detail erläutert.

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Radar Systeme (Modul 6222)

In der Veranstaltung soll der Entwurf und die grundlegenden Aspekte von Radarsystemen vermittelt werden.
Hierfür werden zunächst die Grundlagen:

- Geschichte der Radartechnik
- das Radarprinzip
- die Radargleichung
- Display, Radar Sender und Empfänger
- Gepulste Radarsysteme
- Dauerstrichradarsysteme und Dopplerverschiebung
- Frequenzmodulierte Radarsysteme

behandelt. Auf dieser Basis werden die vertiefenden Themen:

- bi-statische Radarsysteme
- passive Radarsysteme
- Radiometrie
- Radar in der Luftfahrt
- Wetterradar
- Automotivradar
- Synthetic Aperture Radar

im Detail erläutert.

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Electronic and optical Measurement Techniques (Modul 6223)

The fundamental principles and circuits for measuring electric quantities, including ultra small and ultra fast signals, will be explained and illustrated with help of examples. In addition to the measurement of single quantities, the concept of a complex measuring hardware will be explained using a scanning tunneling microscope (STM) as an example. After an introduction into the general functionality of scanning probe microscopes, the r components for a STM will be described and corresponding circuits will be evolved step by step. Examples: I/V converters, logarithmizing and comparing devices, high-voltage amplifiers, A/D and D/A converters. Furthermore, mechanical oscillations and computer measuring techniques will be treated.

Basics

  • Operational amplifiers
  • Impedance measurements (mHz to GHz)
  • Phase sensitive detection
  • Measurement of electric polarization
  • Layout concepts (shielding etc.)
  • Limits of measurement techniques (ultra small signals, ultra fast signals, etc.)
  • Circuit and system concepts - Scanning probe microscopy
  • I/V converter for extremely large dynamical areas
  • A/D-D/A converters
  • High-voltage amplifiers
  • Mechanical oscillations and their compensation
  • Tunneling microscope with sub-atomic definition
  • Combined scanning probe microscopes

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Technical Acoustics (Modul 6224)

  • Basic oscillations and vibrations theory,
  • sound field parameters, wave equation in for gases or liquids,
  • plane waves, spherical waves,
  • reflection,
  • refraction,
  • diffraction,
  • Doppler effect,
  • generation of waves,
  • sound propagation in tubes,
  • tubes with non-continuous sections,
  • sound waves in closed cavities,
  • sound propagation in isotropic bodies,
  • bending and flexural waves and perception properties of the ear.
  • Electromechanical transducers,
  • different types of transducers,
  • electroacoustic receiver (microphone),
  • electroacoustic transmitters (loudspeaker),
  • digital sound recording,
  • room acoustics,
  • sound reinforcement systems,
  • building acoustics,
  • noise generation and noise control,
  • acoustic measurement techniques,
  • music and speech,
  • under water acoustics and ultrasound.

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Silicon-Based Sensor and Actuator Systems 1 (Module 6225)

The lecture “Silicon-based Sensor and Actuator Systems” deals with the conception and the manufacturing of microsystems based on the silicon fabrication technologies. A microsystem is the combination of sensors, actuators and signal processing to a functional unit with structural dimensions in the micrometer range. To achieve this goal, methods of silicon technologies are applied. This allows benefiting from the large experience in the microelectronics and ensures compatibility.

The first part of the lecture “Silicon-based Sensor and Actuator Systems” addresses operating principles of silicon-based microsensors and their implementation into marketable products. Current examples and applications are presented. Besides an introduction to the physics of semiconductor devices, the lecture comprises the field of physical sensors. In detail, the lecture is divided into the following areas: sensors for thermal signals, flow sensors, radiation sensors, magnetic sensors, pressure sensors, MEMS microphones, fundamentals of inductive telemetry systems, accelerometers and gyroscopes.

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Silicon-Based Sensor and Actuator Systems 2 (Module 6226)

The lecture “Silicon-based Sensor and Actuator Systems” deals with the conception and the manufacturing of microsystems based on the silicon fabrication technologies. A microsystem is the combination of sensors, actuators and signal processing to a functional unit with structural dimensions in the micrometer range. To achieve this goal, methods of silicon technologies are applied. This allows benefiting from the large experience in the microelectronics and ensures compatibility.

The second part of the lecture “Silicon-based Sensor and Actuator Systems” addresses operating principles and the technical realization of chemical sensors implemented in silicon microtechnology, so called “artificial noses”. Further topics are micro fluidics, microreactor technology and simulation of microsystems. Fundamental challenges of microsystems technology, for example interfaces to the macroscopic world, are discussed in the second half of the semester. The emphasis here lies on microsystems packaging. Therefore, the different methods of die attach, reliability and test of microsystems and advanced (e.g. 3-dimensional) packaging are presented.

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

 

Veranstaltungslisten des aktuellen Semesters

Hinweis: Wenn Sie durch Links in unser CAMPUS-System geführt werden, achten Sie bitte darauf, das gewünschte Semester einzustellen (rechts oben)!

 

Biomedizinische Technik: Modulkatalog C (8 Leistungspunkte erforderlich)

Medizinische Messtechnik und Signalverarbeitung (Modul 6301)

Kapitel 1 - Auswertung von Messergebnissen: Messunsicherheit und “guide to expression of uncertainty in measurement”; statistische Versuchsauswertung; Fehlerfortpflanzung; Ausgleichsrechnung/Regression

Kapitel 2 - Sensoren und Messtechnik für die Medizin: Messung von Elektropotentialen; Messung elektrischer Eigenschaften (Impedanz); Messung mechanischer Größen; Messung der Temperatur; Messung chemischer Größen

Kapitel 3 - Analoge und digitale Signalverarbeitung: Analoge Filter; A/D Umsetzer; digitale Filter; D/A Umsetzer

Kapitel 4 - Analyse im Zeitbereich: Schätzung von Kenngrößen; Zeitreihenanalyse; Korrelation; principal component (PCA) und independent component (ICA) analysis, Quellentrennung

Kapitel 5 - Analyse im Frequenzbereich: Fouriertransformation, DFT, FFT; explizite Spektralschätzung; Wavelet Transformation; Wigner-VilleTransformation

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Elektrophysiologie und Messtechnik (Modul 6302)

Inhalt:

- Einführung in die Biomedizinische Technik
- Physiologische/Physikalische Messungen.
- Was ist ein Biosignal?
- Ruhespannung einer Zelle aus technischer Sicht
- Messung der Ruhespannung
- Erregung einer Zelle
- Aktionspotenzial aus technischer Sicht
- Erregungsfortleitung
- Feldverteilung an der Zellmembran
- Der Körper als Volumenleiter
- Messkette zu Erfassung von Biosignalen
- Elektrische Sicherheit
- Störunterdrückung
- EKG und Herzschrittmacher
- Elektromyographie
- Demonstrationsvorlesung mit praktischen Übungen

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Computerunterstützte Chirurgietechnik (Modul 6304)

Inhalt:

- Einführung in die Chirurgie und Chirurgietechnik: Historie, Aufgaben und Zielsetzung, „minimal-invasive Chirurgie“; Arbeitsplatz Operationssaal; chirurgische Instrumenten- und Gerätetechnik (Überblick)
- Randbedingungen: Hygiene, Technische Sicherheit, Gesetzliche und normative Anforderungen
- Datenakquisition/Perzeption: Bildgebungsverfahren für die Chirurgie (2-3D Fluoroskopie, CT, (Open)MR, Ultraschall, Endoskopie, etc.) kontextspezifische Charakteristika, Verfahren, Einbindung in den intraoperativen Arbeitsablauf, Anwendungsgebiete; intraoperative Messtechnik (3D-Lage- und Kraftsensorik, etc.), „Smart Instruments“; weitere Daten-/Informationsquellen (morphologische und funktionelle Atlanten, Implantatdatenbanken, statistische Modelle, etc.)
- Extraktion und Kombination von Information/Kognition I: Signal- und Bildanalysetechnik, Segmentierung (Grundlagen); multimodale Referenzierungsverfahren (PTP, ICP, starr/elastisch)
- Kognition II/Planung: Prä- vs. intraoperative Planungssysteme: Grundlagen und Anwendungen (Orthopädie und Unfallchirurgie, Dental- und kraniofaziale Chirurgie, Neuro- und Strahlentherapie, etc.); Fertigung und Anwendung physikalischer Planungsmodelle; computerassistierte Planung und Fertigung individueller Implantate und Vorrichtungen (CASP/CAM)
- Ausführung I/Navigationstechnik: Stereotaxie; intraoperative Registrierungsverfahren (mechanische/kinematische, optische, ultraschalltechnische und fluoroskopische Verfahren, 3D-Morphing); dynamische Referenzierung, Messtechnik, medizinische und technische Limitierungen und Trends; Planungsbasierte Leistungsregelung (Navigated Control); bildbasierte und bildlose Navigation; Mensch-Maschine-Interaktion/Limitierungen
- Ausführung II/Robotik: Systeme und Sicherheitskonzepte chirurgischer Robotersysteme; Bauformen, Kinematik; semiaktive/synergistische und aktive Robotersysteme: Anwendungen: Roboter in Orthopädie, Neurochirurgie und Strahlentherapie, etc.; Entwicklungen und Trends
- Chirurgische (Tele-)Manipulatoren: Anforderungen MIC; Bauformen, Kinematik, Systeme; Anwendungen und technische Besonderheiten; Herausforderungen, Limits, Trends 15.
Repetitorium (bei Bedarf)

Credits: 5              SWS: 4             weitere Informationen im CAMPUS-System

Grundlagen der Biomechanik des Stütz- und Bewegungsapparates (Modul 6305)

Inhalt:

- Einführung: Entwicklung, Aufgabengebiete und Randbedingungen der Biomechanik des menschlichen Stütz- und Bewegungsapparates; geschichtliche Aspekte, Anwendungen, Perspektiven; funktionelle Anatomie des Stütz- und Bewegungsapparates; klinische Aspekte
- Materialmodellierung: Grundlagen der materialmodellierung, FEM, Biomechanische Modellierung von Hart- und Weichgewebe; computergestützte FEM; Simulationen; Mechanobiologie
- Biomechanische Messtechnik I: laborexperimentelle Ermittlung von Materialkennwerten und Beanspruchungen; Anwendungsbeispiele aus der Forschung, Bioreaktorentwicklung
- Statische und dynamische Modellierung zur Berechnung von Gelenkkräften: 2D, 3D, 4D Modellierungsansätze; rechnergestützte Mehrkörper-Simulationen; Anwendungen und Einschränkungen
- Biomechanische Messtechnik II: Begungsanalyse, invivo-Messtechnik, Kraft, Druck, Momente, EMG
- Biomechanik der Implantate: Historischer Rückblick; allgemeine Anforderungen und Randbedingungen; Biokompatibilität; Materialien, Verankerung, Tribologie Kinematik und Kinetik; Oberflächenstrukturen; Alterung

Credits: 6              SWS: 4             weitere Informationen im CAMPUS-System

Biologische Informationsverarbeitung (Modul 6306)

Inhalt:

- Aufbau von Nervenzellen
- Aufbau des Gehirns
- Synapse
- Transmitter
- Kanäle
- Sinnessysteme
- Motorisches System
- Lernen
- Neuronale Grundlagen von Kognition, Emotion, Motivation
- Modellierung und Implementierung
- Neurobionik; Messtechnik
- Datenanalyse

Credits: 4              SWS: 2             weitere Informationen im CAMPUS-System

Biologische und medizinische Strömungstechnik (Modul 6307)

Inhalt:

- Einführung: Transportvorgänge im menschlichen Körper (Austausch der Atemgase, Aufnahme von Nährstoffen und Wasser, Pfortader & Lymphe, Ausscheidung urinpflichtiger Substanzen, Blutkreislauf) - Transportvorgänge in medizintechnischen Systemen, Aufgaben der Strömungsmechanik in der Medizin
- Blut als Transportmedium: Aufgaben, Zusammensetzung und Verteilung, rote Blutkörperchen (RBC), roter Blutfarbstoff, Membran der roten Blutkörperchen, Abbau der Erythrozyten
- Rheologie des Blutes: Definitionen, Fliessverhalten von Suspensionen, Blut als Suspension flexibler Teilchen
- Viskosität des Blutes: Methoden der Viskositätsmessung (Kugelfallviskosimeter, Kapillarviskosimeter für Newton'sche und Nicht-Newton'sche Fluide, Kegel-Platte-Viskosimeter, Couette-Viskosimeter)
- Viskositätsmodelle für Blutplasma und Vollblut: Copley, Chmiel, Casson, Merville & Pelletier
- Einflüsse auf die Zähigkeit des Blutes: Experimentelle Beobachtungen, physiologische Bedeutung des Fafraeus-Lindquist-Effekts
- Blutströmung: Einfluss des Kapillardurchmessers, pathophysiologische Einflüsse auf die Viskosität des Bluts
- Blutschädigung, Hämolyse: Allgemeine Anmerkungen, strömungsbedingte Hämolyse, Beobachtung bei medizinischen Systemen, Messung der Hämolyse; Untersuchung zur Hämolyse in Drosselorganen, Untersuchungen zum Einfluss des statischen Druckes, Untersuchung zum Einfluss von Schubspannungen; Geschichtlicher Rückblick, experimentelle Ermittlung des Einflusses von Schubspannungshöhe und Belastungsdauer auf Erythrozyten, sub-letale Schädigung roter Blutkörperchen
- Herz-Kreislaufsystem: Aufgabe und Anatomie des Herzens, Volumen- und Druckverläufe im Herzen während der Herzaktion; wichtige Herzgrößen und Normalwerte, Regelmechanismen des Herzens, Frank-Sterling-Mechanismus; p-V-Diagramm des Herzens, Anatomie und Biophysik des Gefäßsystems

Credits: 3              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Medizinische Verfahrenstechnik (Modul 6308)

Inhalt:

1.  Einführung in die Vorlesungsinhalte: Blut, Blutseparation, Niere, Lunge, Herz, Reinstwassererzeugung, Sterilisationsverfahren, Kompartimentmethoden; Begrifflichkeiten der medizinischen Verfahrenstechnik und Abgrenzung von benachbarten Gebieten; Anwendungsbeispiele des verfahrenstechnischen Grundwissens in physiologischen Bereichen, z.B. Strömungsmechanik in der Entwicklung einer Blutpumpe; der Mensch als "verfahrenstechnische Anlage"

2.  Einleitung in die Medizintechnik: Historische Entwicklung und Ziele der Medizintechnik; Diagnostische und therapeutische Hilfsmittel der Medizin, Marktsituation der Medizintechnik; interessante Statistik zum Gesundheitsmarkt: Gesundheitsausgaben, Bestandteile der Krankenhauskosten, mittlere Lebenserwartung und Altersaufbau der Bevökerung Deutschlands

3.  Funktion und Zusammensetzung des Blutes; Fließeigenschaften (Rheologie) und mechanische Stabilität des Blutes als Grundlage für die Berechnung und Auslegung von Geräten, in denen das Blut mechanisch beansprucht wird, z.B. in Blutpumpen

4.  Rheologie und Verhalten des Blutes in Makro- und Mikrozirkulation; wichtige Schädigungsmechanismen des Blutes; Minimierung dieser Schädigungsmechanismen bei der Auslegung von Apparaten zur Blutbehandlung

5.  Meilensteine der Entwicklung der Transfusionsmedizin; Blutkomponentenspende und verschiedene Trennverfahren zur Blutfraktionierung: Sedimentation, Zentrifugation

6.  Weitere Trennverfahren zur Blutfraktionierung: Chromatographie; Auftrennungsmethoden für Blutplasma

7.  Die Zukunft der Blutseparation: neue Entwicklungen und Herausforderungen an die Verfahrenstechnik

8.  Physikalische Kenntnisse der menschlichen Niere: Aufgabe, Aufbau und Funktion; Trennfunktion der Niere im Vergleich zu verfahrenstechnischen Einheiten

9.  Nierenerkrankungen; künstliche Niere; Einsatz von Membranverfahren als künstlicher Ersatz für die menschliche Niere oder als Peripherie solcher Geräte

10.  Lunge: Atmungsweg und Atmungsorgane; Mechanismen des Stoffaustausches der Atemgase; Funktionsstörungen der Lunge 

11.  Geschichte der künstlichen Beatmung; Einsatz von Membranverfahren als künstlicher Lunge: Oxygenator

12.  Aufbau und Funktion des Herzens und der Herzklappen; Gefäßsystem und Blutkreislauf; Technik der Blutpumpe: Das künstliche Herz

13.  Anforderung an die Wasserqualität für medizinische und pharmazeutische Zwecke; Technik der Reinstwassererzeugung für medizinische und pharmazeutische Zwecke; Sterilisationsverfahren in der Pharma- und Medizintechnik

14.  Compartimentmethoden; Medikamentenentwicklung, Kinetik der Wirkstoffabgabe; Zusammenhang Wirkstoff; Wirkort; Elimination des Wirkstoffs

15.  Neue Technologien in der Medizintechnik: Bsp. künstliche Leber

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Zulassung und Gebrauchstauglichkeit von technischen Medizinprodukten (Modul 6311)

Inhalt:

- Grundlagen & Bedeutung von Medizinproduktergonomie und Gebrauchstauglichkeit: Spezifische Randbedingungen & Risiken des Medizinprodukteinsatzes; rechtlicher und normativer Rahmen, Verantwortung und Haftung; Beispiele von Benutzungsfehlern
- Ergonomie und Gebrauchstauglichkeit in Entwicklung, Zulassung und Betrieb von Medizinprodukten: Einführung in Medizinprodukterecht & medizintechnische Normung im nationalen und internationalen Zusammenhang (z.B. Europa, USA); Klassifizierung von Medizinprodukten; Zulassung und Betriebsüberwachung von Medizinprodukten/Zwischenfallmeldesysteme und -pflichten
- Systemergonomie in der Medizin: Grundlagen der Medizinproduktergonomie Definitionen und Grundlagen der Ergonomie; Belastungs-/Beanspruchungsmodell; Wahrnehmung und mentale Modelle; Methoden ergonomischer Gestaltung und Bewertung; Besonderheiten im medizinischen Nutzungsumfeld
- Gestaltung und Bewertung medizinischer Arbeitsplätze: Charakterisierung medizinischer Arbeitsplätze; Methoden und Werkzeuge zur Analyse von Belastungen, Beanspruchungen und Risiken (z.B. für muskuloskeletale Langzeitschäden bei Ärzten und Pflegepersonal); Ermittlung und Problemfelder des klinischen Workflows; Grundsätze ergonomischer/gebrauchstauglicher Gestaltung von Medizinprodukten
- Mensch-Maschine-Interaktion im klinischen Nutzungskontext: Grundlagen der Mensch-Maschine-Interaktion; kontextuelle Eignung verschiedener Mensch-Maschine-Schnittstellen zur Informationsein- und -ausgabe; Grundsätze medizintechnischer Dialoggestaltung; Alarme
- Risikomanagement für Medizinprodukte I: Definition und Bewertung des Risikos im klinischen Nutzungskontext; normgerechter, integrierter Risikomanagementprozess; Planung und Durchführung einer System-Risikoanalyse; Klassifizierung und Auswirkungen von Gegenmaßnahmen
- Risikomanagement für Medizinprodukte II - Humaninduzierte Fehler: Ursachen, Klassifizierung und Auswirkungen menschlicher Fehler; Benutzer- vs. Benutzungsfehler, normative und rechtliche Sicht; Quantifizierung menschlicher Fehler
- Gebrauchstauglichkeit I: Grundlagen/Aspekte klinischer Gebrauchstauglichkeit; Konzept und Vorgehen im Usability-Engineering-Prozess/Einbindung in die Entwicklung medizintechnischer Produkte; Spezifikation der Gebrauchstauglichkeit (Nutzungskontext, Anwendercharakterisierung…); Anwenderpartizipation
- Gebrauchstauglichkeit II: Spezifikation und Einfluss des Validierungsumfeldes; Methoden und Werkzeuge zur Verifizierung/Validierung klinischer Gebrauchstauglichkeit
- Vertiefung: Vertiefung ausgewählter Aspekte der Integration von Ergonomie und Gebrauchstauglichkeit in den Prozess der Medizinproduktentwicklung anhand verschiedener Fallbeispiele
- Repetitorium

Credits: 5              SWS: 4             weitere Informationen im CAMPUS-System

Implantologie/Medical Engineering (Modul 6312)

Inhalt:

- Biokompatibilität
- Materialdesign
- Implantatanwendungen
- Tissue Engineering

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Medizintechnik 1 (Modul 6313)

Inhalt:

- Einführung in die Medizintechnik: Entwicklung, Aufgabengebiete, Grundlegende Anforderungen und Randbedingungen der Medizintechnik; Bestimmungen und Normen, Risikomanagement und Sicherheit (Weiterführung und Vertiefung in „Zulassung und Gebrauchstauglichkeit von Medizinprodukten)
- Medizinische Bildgebung (I): Grundlagen insbesondere der Röntgenbildgebung (inkl. CT) und Magnet-Resonanztomographie (Weiterführung und Vertiefung zur Medizinischen Bildgebung in Medizintechnik II); Darstellung von Materialien und Strukturen (Morphologie/ physikalische/mech. Eigenschaften, Funktion) im Bild; Berücksichtigung spezifischer Wechselwirkungen bei Materialauswahl und Gestaltung
- Biokompatibilität und Biofunktionalität: Definition und Bedeutung von Biokompatibilität und Biofunktionalität; Prüfverfahren; Gewebeeigenschaften; Reaktionen des menschlichen Organismus; kurzer Überblick zur Funktionund Biomechanik von Stütz- und Bewegungsapparat, Implantate, Endo- und Exoprothesen (ausgewählte Beispiele, Vertiefung in „Grundlagen der Biomechanik des Stütz- und Bewegungsapparates“ und „Medizintechnik II“); kurzer Überblick zur Biomechanik von Herz und Kreislauf, Atmung, Niere, Ersatz- und Unterstützungssysteme (Weiterführung und Vertiefung in „Künstliche Organe“)
- Hygiene und Hygienetechnik: Grundlagen der Hygiene; Verfahren und Wirkprinzipien der Desinfektion und Sterilisation; Komponenten und Bauweisen sterilisierbarer Instrumente und Geräte; Krankenhaushygiene
- Biomaterialien: Einführung und Überblick; mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität und Hauptanwendungsgebiete metallischer Werkstoffe (einschl. FGL); Herstellung und Verarbeitung, Sterilisation und Biokompatibilität, Eigenschaften und Anwendungen biokompatibler synthetischer Polymere; Degradationsmechanismen biodegradierbarer Polymere; Struktur und Eigenschaften, Gewinnung, Verarbeitung und Anwendung natürlicher Polymere; Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen keramischer Werkstoffe und Faserverbundwerkstoffe in der Medizintechnik
- Ausgewählte Fertigungsverfahren für die Medizintechnik: Generative Fertigung von Individualimplantaten, Beschichtung von Implantaten, Herstellung von Zellträgersystemen

Credits: 5              SWS: 4             weitere Informationen im CAMPUS-System

Medizintechnik 2 (Modul 6314)

Inhalt:

- Einführung: Überblick zur Instrumenten- und Gerätetechnik;  Überblick Krankenhaustechnik; Stellenwert, Entwicklungen und Trends
- Medizinische Bildgebung (II): Überblick und Gegenüberstellung medizinischer Bildgebungsverfahren: Wiederholung Röntgen, Computertomographie, MR-Tomographie; PET, SPECT, Ultraschall, Endoskopie, Mikroskopie, Eigenschaften, Anwendungsgebiete und Grenzen; Aufbau, Bauformen und zugrundeliegenden Verfahren der Bilderfassung bzw. -rekonstruktion
- Biosignalerfassung, Funktionsdiagnostik und Monitoring: Übersicht zu den wichtigsten Verfahren zur Erfassung von Biosignalen und anderer Vitalparameter; Gerätesysteme für Funktionsdiagnostik und Monitoring (Wirkprinzipien, Eigenschaften, Anwendungsbereiche)
- Anästhesie und Beatmung: Überblick Narkose, Beatmung, Notfallmedizin; Gerätetechnik (Wirkprinzipien, Eigenschaften, Anwendungsbereiche)
- Laser in der Medizin: Medizinische Lasersysteme (Aufbau, Medien, Eigenschaften); biophysikalische Wirkung und Anwendungen; Gerätesysteme und Applikatoren; sicherheitstechnische Aspekte und Normen
- Hochfrequenzchirurgie: Überblick und Entwicklung; physikalische und technische Grundlagen; monopolare und bipolare Technik; sicherheitstechnische Aspekte und Normen
- Strahlentherapie: Physikalische und technische Grundlagen; biophysikalische Wirkung und Anwendungen; Systeme und Komponenten; sicherheitstechnische Aspekte
- Therapeutische Anwendung von Ultraschall, Stoßwellentherapie: Physikalische und technische Grundlagen; biophysikalische Wirkung und Anwendungen; Systeme und Bauweisen; Sicherheit
- Rehabilitationstechnik: Funktionelle Analyse; funktionelle Stimulation; künstliche Gliedmaßen; Rollstuhltechnik - Kommunikationshilfen
- Repetitorium

Credits: 4              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Künstliche Organe 1 (Modul 6316)

Inhalt:

- Einführung in künstliche Organe; Bestandteile und Funktionen von Blut; Anatomie von Herz, Lunge, Niere und Leber; physiologische, thermische und chemische Hämolyse

- Osmotische und mechanische Hämolyse; primäre Hämostase; sekundäre Hämostase, Gerinnungskaskade; Virchow’sche Trias; Antikoagulation

- Strömungsinduzierte Thrombose; Thrombosemessung (Koagulometer, ROTEM); Blutströmung: Viskosität, Laminar – Turbulent; Kontinuitäts-, Bernoulli-, Hagen-Poiseuille Gleichung

- Blutströmung: Impulssatz; Ähnlichkeitstheorie; Strömungssimulation CFD; Strömungsmessung PIV; Materialien in der Medizintechnik

- Physiologie und Pathologie von Herzklappen; Therapieverfahren bei Klappenpathologien; Auslegung und Komplikationen bei mechanischen und biologischen Herzklappenprothesen

- Auslegung, Komplikationen von perkutanen Herzklappenprothesen; Testung von Herzklappenprothesen

-  Physiologie und Pathologien des Gefäßsystems; Therapieverfahren durch Stents und Endovaskuläre Prothesen; Auslegung, Fertigung, Komplikationen und Testung von Stents und endovaskulären Prothesen

-  Physiologie und Pathologien des Herzens, PV Loop; Therapieverfahren der verschiedenen Stufen von Herzinsuffizienz; Typen und Anforderungen von Herzunterstützungssystemen; Auslegung, Komplikationen von pulsatilen Blutpumpen; Implantierbarkeit, Leistungselektronik, Förderbalance, Konnektierung; Wirkungsgrade

- Auslegung, Komplikationen von rotatorischen Blutpumpen; Motor-, Lager-, Hydraulikauslegung; Wirkungsgrade

- Methoden der Energieübertragung zu Implantaten; TET-System und andere; elektrische und hydraulische Ersatzschaltbilder des Kreislaufs; Interaktion von Blutpumpen mit dem Kreislauf; Regelungsstrategien von Blutpumpen; In-Vitro und In-Vivo Testung von Blutpumpen

Credits: 2              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Künstliche Organe 2 (Modul 6318)

Inhalt:

- Wiederholung der Grundlagen aus Künstliche Organe I
- Hämolyse
- Hämostase
- Blutströmung

- Physiologie und Anatomie der Lunge
- Pathologien der Lunge
- Therapieverfahren
- Extrakorporale Lungenunterstützung ECMO

- Gasaustausch
- Anforderungen und Auslegung von Membranoxygenatoren

-  In-Vitro Blutversuche und Testung von Oxygenatoren
- In-Vivo Versuche mit Oxygenatoren

- Anatomie und Physiologie der Niere
- Pathologien und Therapieverfahren der Niere

- Anforderung und Auslegung der Dialyse
- Test von Komponenten der Dialyse

-. Physiologie und Pathologien der Leber
- Therapieverfahren bei Leberversagen
- Auslegung und Testung der künstlichen Leber

- Zulassung von Medizinprodukten

- Tissue Engineering

- Gastvorlesung aus dem Klinik-Bereich

Credits: 2              SWS: 3             weitere Informationen im CAMPUS-System

Moderne Kommunikationstechnik - EMV für Mensch und Gerät (Modul 6319)

Inhalt:

Elektromagnetische Umweltverträglichkeit (EMV-U)
- Nicht thermische Wirkung von HF-Feldern
- Basisgrenzwerte (SAR) und Referenzwerte
- ICNIRP und BIMSCHV
- Biologische Wirkmechanismen
- Relavante Quellen (Mobilfunk, Energietechnische anlagen, etc.)
- EMV-U Messtechnikund -methoden

Elektromagnetische Verträglichkeit technischer Geräte (EMV)
- Einführung
- Richtlinien und Anforderungen
- Kopplungsmechanismen
- Grundsätzliche Prinzipien zur Störunterdrückung
- Störfestigkeitsprüfungen
- Störaussendungsprüfungen
- Prüfaufbauten
- Messeinrichtungen
- Spektrumsanalyse und Detektion
- Entstörmaßnahmen

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System

Mikrofluidiksysteme – Bio-MEMS (Modul 6320)

Inhalt:

Die Mikrofluidik ist ein Teilbereich der Mikrosystemtechnik, im Englischen MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) genannt, in dem kleine Gas- oder Flüssigkeitsvolumen in Kanälen mit µm-Dimensionen manipuliert werden. Als Beispiel seien miniaturisierte multifunktionelle chemische und biochemische Analyselabore auf einem einzelnen Chip (Lab-on-a-chip) zu nennen. Mikrofluidische Systme für biologische Anwendungen werden im Englischen auch Bio-MEMS genannt. In der Vorlesung „Mikrofluidiksysteme - Bio MEMS“ werden Grundlagen zu diesen Systemen vermittelt und aktuelle Anwendungsbeispiele vorgestellt.

Vorstellung der Vorlesung:

- Einführung in die Thematik

- Grundlagen von Fluiden

- Herstellungsmethoden von Bio-MEMS

- Grundlagen der Strömungsmechanik für mikrofluidische Systeme, Anwendungen der Navier-Stokes-Gleichung

- Druckgetriebene Mikrofluidiksysteme: Ventile, Pumpen, Dosierer

- Diffusion und Mischung in Mikrokanälen, Beispiele zu Mikromischern

- Oberflächenspannung, Electrowetting, Kapillareffekt-basierte Mikrofluididksysteme

- Digitale (tropfen- oder blasen-basierte) Mikrofluidiksysteme

- Elektrokinetik: Elektroosmose, Elektrophorese, Dielektrophorese, elektrokinetische Mikrofluidiksysteme zur Charakterisierung von Zellen

- Mikroelektroden für die mikrofluidik-basierte Analytik: Zyklovoltametrie, Impedanzspektroskopie, Redox-Recyling für die Charakterisierung von Zellen, Zellkulturen, Immunoassays, Blutparamter, u.a.,

- Akustische Oberflächenwellen zur Manipulation von Zellen und SAW-basierte Mikrofluidiksysteme

- BIO-MEMS und Magnetismus (Manipulation von Zellen mithilfe magnetischer Felder)

- Vorstellung aktueller Forschungsprojekte aus der AG Schnakenberg

Credits: 4               SWS: 3              weitere Informationen im CAMPUS-System