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B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth 1 18.06.2014 B.Sc. Medizintechnik Kompetenzfeld Sensorsignalverarbeitung Prof. Dr.-Ing. B. Yang Prof. Dr.-Ing.

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2 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth B.Sc. Medizintechnik Kompetenzfeld Sensorsignalverarbeitung Prof. Dr.-Ing. B. Yang Prof. Dr.-Ing. M. Berroth

3 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Module des Kompetenzfelds Zwei Module: Signale und Systeme, Prof. Yang  WS, 4SWS, 6LP → Grundlagen für Signalverarbeitung (SW) Schaltungstechnik, Prof. Berroth  WS + SS, 6SWS, 6LP Schaltungstechnik 1 (V/Ü) im WS Schaltungstechnik 2 (V) im SS → Grundlagen für elektrische Sensoren (HW)

4 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Inhalte der Module Signale und Systeme:  Was sind Signale und Systeme?  Analyse analoger und digitaler Signale und Systeme im Zeitbereich und Frequenzbereich  Fourier-Transformation  Theorie der linearen Systeme Schaltungstechnik:  Frequenzgänge und Ortskurven  Grundzüge der Vierpoltheorie  Netzwerkanalyse bei periodischer Anregung  Laplace-Transformation  Transistor- und Operationsverstärkerschaltungen

5 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Medizinische Signalverarbeitung

6 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Was ist Signalverarbeitung? Sensor Signal- verarbeitung “Object of interest” Signale, Messungen Information für Anwendungen Erfassung

7 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Anwendungen der Signalverarbeitung Sprache Bild Komm. Auto Messtech. Audio Video Radar Medizin Signalverarbeitung

8 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (1) Sensor: Kernspin-Tomograph Signal: MRT-Spektroskopie Aufgabe: Untersuchung der Struktur von Molekülen und Stoff- zusammensetzung

9 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (2) Sensor: Kernspin-Tomograph Signal: Ganzkörper-MRT-Aufnahmen Aufgabe: Automatische Segmentierung vom Fettgewebe zur Diagnose von Diabetes

10 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (3) Sensor: Kappe mit Elektroden Signal: EEG Aufgabe: Detektion von Epilepsie, Brain-Computer-Interface

11 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Uni. Stuttgart, Prof. Yang Uni. Klinik Tübingen (Prof. Schick, Fr. Prof. Schwenzer, Dr. Schmid, …) in Form von vielen studentischen Arbeiten ( ) gemeinen Promotionen (3) gemeinsamen DFG-Projekten

12 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth M.Sc. Medizintechnik Spezialisierungsfach „Bildgebende Verfahren und Sensorsignalverarbeitung“ Praktikum: EKG-Signale Dr. Lauer (Siemens Medizintechnik): Technologien der medizinischen Bildgebung und Labordiagnostik Prof. Ott, Digitale Bildverarbeitung Prof. Yang: Spezialvorlesungen für Signalverarbeitung Projektpraktikum: Mustererkennung (Krebserkennung aus MRI-Bildern) ……

13 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Beispiele für Schaltungsentwicklungen im Bereich Medizintechnik

14 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Schaltungsentwicklung Besondere Anforderungen in der Medizintechnik: Sicherheit für Patient und Arzt (z.B. Defibrilator) Zuverlässigkeit (z.B. Herzschrittmacher!) Kompakte Bauweise Niedriger Energieverbrauch Einfache Bedienbarkeit Einfache Konfiguration

15 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Entwicklungszyklus Hardware Software Idee / Konzept Prototyp 1 Prototyp 2

16 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Temperaturaufzeichnungsgerät Einsatzgebiet: Temperatur-Überwachung von Blutkonserven

17 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Elektrolarynx Microcontroller (flexibel konfigurierbar) Bluetooth Funkmodul (keine Steckverbinder, Hygiene!) Einsatzgebiet: Sprechhilfe für Patienten ohne Kehlkopf

18 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Halbleiterfabrik IC-Entwurfszyklus CAD-Labor Konzept Schaltplan Simulation Layout

19 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth IC-Entwurfszyklus On-wafer Probes Messtechnik Aufbautechnik Charakterisierung Halbleiterfabrik Messlabor INT

20 B.Sc. Medizintechnik B. Yang & M. Berroth Im Messlabor….


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