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Lehrstuhl für Medizintechnik

Master-Praktikum Biomedizinische Messtechnik

Gehalten von
Priv.-Doz. Dr. Martin Hexamer
Vorlesungsnr.
202620
Sprache
Deutsch
LP
3
SWS
3
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Inhalt

Das Praktikum vertieft die Kenntnisse aus den Vorlesungen Biomedizinische Funktionssysteme I und II in drei Experimenten, die jeweils an vier aufeinanderfolgenden Terminen durchgeführt und ausgewertet werden.
  • 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.
  • Spirometrie und Atemgasanalyse: An einem klinischen Arbeitsplatz werden spirometrische Basisdaten erhoben. Außerdem wird der Energieumsatz im Körper gemessen und die Effizienz des Radfahrens bestimmt.
  • 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.
  • 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.

Vorbesprechung

Raum
ID 04/413
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Beginn
12:15
Ende ca.
14:30
Tag der Vorbesprechung
Donnerstag, 11.04.2024

Rechnerübungen

Raum
nach Vereinbarung
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Übung beginnt
13:45
Übung endet
Wochentag
Donnerstag
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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).
  • Um­gang mit Mat­lab/Si­mu­link auch in der Re­al-Ti­me Ver­si­on.
  • Si­gnal­ver­ar­bei­tung an Hand li­nea­rer und ad­ap­ti­ver Fil­te­rung.
  • Ak­to­ren (Pum­pen, Ma­gnet­ven­ti­le, Stauman­schet­te).
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Voraussetzungen

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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
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Sonstiges

Die Vorlesung wird über Moodle organisiert. Das Passwort für die Selbstregistrierung lautet "EKG". Für die Teilnahme am Praktikum ist die Teilnahme an der Einführungsveranstaltung am Donnerstag, 11.04.2024, ab 12 Uhr in ID 03/441 verpflichtend. Alle weiteren Informationen erhalten Sie bei der Einführungsveranstaltung.