Modulhandbuch

Medizintechnik (MTM)

Biotechnik und Robotik

Empfohlene Vorkenntnisse
  • Grundlagen der Elektrotechnik, Mathematik, Mechanik, Konstruktionselemente, Regelungstechnik
  • Biologie und Chemie, Niveau Fachhochschulreife
Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Nach erfolgreichem Besuch dieses Moduls

  • können die Studierenden die Koordinatensysteme und ihre Umrechnung in Robotern benutzen, Kräfte und Drehmomente in einem Roboter berechnen, ein Gesamtmodell für einen Roboter aufstellen,
  • besitzen die Studierenden Kenntnisse über die Regelungs- und Steuerungskonzepte von Robotern,
  • kennen die Studierenden die Komponenten intelligenter Robotersysteme,
  • verfügen die Studierenden über Kenntnisse von Eigenschaften und Wirkungen von elektromagnetischen Feldern bzw. Strahlung, die Voraussetzung sind für das Verständnis von körpernahen Kommunikationssystemen, für auf EM-Wellen beruhenden Diagnose-Geräten (z. B. Radar), für die Bewertung von Gefahren für den menschlichen Organismus (z. B. Handy, Hochspannungsleitungen etc.)
  • kennen sie Studierenden die für diese Bereiche geltenden Grenzwerte,
  • sind die Studierenden in der Lage, in die öffentliche Diskussion um die Gefahren von EM-Strahlung bzw. sog. Elektrosmog kompetent einzugreifen,
  • besitzen die Studierenden Kenntnisse über Eigenschaften, Wachstum, Abtötung und Resistenzproblematik von Mikroorganismen, Zellen, Viren und Phagen und wichtige Verfahren der Biotechnologie
  • können die (medizinischen) Potentiale der Biotechnologie sowie medizinischer, ethischer und gesellschaftlicher Aspekte der Biotechnologie einschätzen
  • und hatten Einblick in Recherchemöglichkeiten zu medizin- und biotechnologierelevanten Themen.
Dauer 2
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90h
Selbststudium / Gruppenarbeit: 150h
Workload 240h
ECTS 8.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Mündliche Prüfungen + Klausur K60

Leistungspunkte Noten

8 CP

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Marlene Harter

Empf. Semester 1-2
Haeufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master Medizintechnik

Veranstaltungen

Biotechnik

Art Vorlesung
Nr. EMI2519
SWS 2.0
Lerninhalt

1. Biotechnologie - Definition und Entwicklung

2. Eigenschaften technisch wichtiger Mikroorganismen, Zellkulturen, Viren und Phagen
2.1. Einteilung der Lebewesen
2.2. Bakterien
2.3. Archaeen
2.4. Pilze
2.5. Tierische Zellkulturen
2.6. Pflanzliche Zellkulturen und Algen
2.7. Phagen und Viren
2.8. Genetische Informationsübertragung bei Bakterien und Viren

3. Umgang mit Mikroorganismen, Zellkulturen, Viren und Phagen
3.1. Gesetzliche Grundlagen und Sicherheitsmaßnahmen
3.2. Sterilisation und Desinfektion

4. Kultivierung von Zellen
4.1. Kinetik des Wachstums
4.2. Batch-Kultur
4.3. Fed-Batch-Kultur
4.4. Kontinuierliche Kultur

5. Die biotechnologische Produktion
5.1. Grundlagen
5.2. Penicillinproduktion als Beispiel für die Produktion eines Antibiotikums

6. Grundmethoden und -anwendungen moderner Bio- und Gentechnologie
6.1. Klonieren und Klonen
6.2. cDNA und DNA-Banken
6.3. Nucleinsäurehybridisierung
6.4. Die Polymerase-Kettenreaktion
6.5. RNA-Interferenz und Gene silencing
6.6. DNA-Typisierung
6.7. Transgene Pflanzen und Tiere
6.8. Humangenomprojekt und genomische Revolution
6.9. Gentherapie und Stammzellen
6.10. Mono- und polyklonale Antikörper

7. Trends der modernen Biotechnologie in der Medizin
7.1. Krebsimmuntherapie
7.2. Genome editing und Crispr/Cas9

8. Aktuelle Themen - Vertiefungen

Literatur

Paul, C.-D., Rotthues, A., Fachwissen Biologie und Biotechnik, 2. Auflage, Europa-Lehrmittel, 2015
Renneberg, R., Biotechnologie für Einsteiger, 3. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, 2010
Sahm, H. et al., Industrielle Mikrobiologie, Springer Spektrum, 2013
Madigan, M. T., Martinko, J. M., Brock Mikrobiologie, Pearson Studium, 2006
Fuchs, G., Allgemeine Mikrobiologie, 8. Auflage, Thieme Verlag Stuttgart, 2007
Thieman, W. J., Palladina, M. A., Biotechnologie, Pearson Studium, 2007
Soetert, W., Vandamme, E. J., Industrial Biotechnology, Wiley-VCH, 2010

Elektromagnetische Felder in der Medizintechnik

Art Vorlesung
Nr. EMI2506
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Elektrische und magnetische Felder
  • Elektromagentische Felder und Wellen
  • EMF bei sehr hohen Frequenzen - Quanten
  • EMF relevante Eigenschaften von Organen
  • Gefahren für Menschen im Umfeld von EMF und gesetzliche Grenzwerte
  • Simulation von EMF im menschlichen Körper
Literatur

Hall, S.P., Yang Hao, Body-Centric Wireless Communications, Artech House, 2012
Lin, C.J., Electromagnatic Field in Biological Systems, CRC Press, 2012
Furse, C., Christensen, D.A., Durney, C.H., Basic Introduction to Bioelectromagnetics, CRC Press, 2009

 

 

 

Robotik

Art Vorlesung
Nr. M+V612
SWS 2.0
Lerninhalt

A) Einführung und Überblick
Definition, Robotertypen und Anwendungsbereiche

B) Koordinatensysteme und Bewegungen, Kinematik
Roboterstellung: Koordinatensysteme, Rotationsmatrizen, homogene Matrizen, Euler-Winkel, Denavit-Hartenberg-Konvention
Roboter- und Weltkoordinaten: Vorwärtstransformation, Rückwärtstransformation, kinematische Transformationen, Jacobi-Matrix
Bewegungsbahnen: Punkt-zu-Punkt, Bahnsteuerung, Linear- und Zirkularinterpolation, Überschleifen
Programmierung von Bewegungen: Online (Teach-in) und Offline (textbasiert)

C) Mechanische und elektromechanische Eigenschaften von Robotern
mechanische Elemente, elektromechanische Komponenten, Greifer, Sensoren
dynamisches Verhalten: Berechnung von Kräften und Drehmomenten
Gesamtmodell mit Antrieben, Servoelektronik, Getriebematrizen

D) Steuerung und Regelung von Robotern
Gelenkregelung: dezentrale Kaskadenstruktur, adaptive Gelenkregelung
kartesische Lageregelung, Kraftregelung, hybride Regelung
modellbasierte Regelungskonzepte: zentrale Vorsteuerung, Entkopplung und Linearisierung, robuste Regler
nichtanalytische Regelungsverfahren: Fuzzy-Regler, neuronale Lernverfahren

E) Intelligente Robotersysteme
Bilderfassung, Bildverarbeitung, Entscheidungsfindung
Serviceroboter, Humanoidroboter

Literatur

Weber, W., Industrieroboter: Methoden der Steuerung und Regelung, Hanser, 2009

Craig, J.J., Introduction to Robotics: Mechanics and Control, Reading: Addison-Wesley, 2002

Siciliano, B., Khatib, O., Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008