Modellbasierte Datenanalyse zur Referenzierung und automatischen Repositionierung eines faseroptischen Hydrophons Collins William Lapa Kéyanfé Matr.Nr.: Lehrstuhl für Medizintechnik Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik der RWTH Aachen Pauwelsstraße Aachen Universitätsinterner Betreuer Prof. Dr. rer. nat. Martin Reißel, FH Aachen Universitätsexterner Betreuer Dr.-Ing Matias de la Fuente, RWTH Aachen Betreuende wissenschaftliche Mitarbeiterin Kristin Dietz-Laursonn, M.Sc.

2 Überblick  Einleitung  Problemstellung und Ziel  Material und Methoden  Ergebnisse  Diskussion und Fazit

3 Stoßwellen  Akustische Wellen Extrem schneller Druckanstieg Hohe Druckamplitude  Erzeugung Elektrohydraulische Elektromagnetische Piezoelektrische

4 Medizinische Anwendungen der Stoßwellenbehandlung  ESWL – “Extrakorporale Stoßwellenlithotripsie” Nichtinvasive Zertrümmerung Fokus auf Stein  ESWT - “Extrakorporale Stoßwellentherapie” Wachstum von Geweben Auch in der Dermatologie einsetzbar

5 Problemstellung und Ziel  Faseroptisches Sondenhydrophon (FOPH 2000) Messung von Drücken in Flüssigkeiten  Beschädigung der Glasfaser am Fokus  Veränderung der Position der Messspitze  Ziel Wiederfinden der Glasfaserspitze Genauigkeit von 10µm

6 Material  Messobjekt Alu-Platte Rechtwinklige Nuten Diverse Bohrungen  Mess- und Steuergeräte Oszilloskop (Tectronix DPO 2024B), Photodetektor Hauptgerät des Sondenhydrophons Steuerungseinheit des Positioniertisches  Positioniertisch  Versuchsbecken

7 Versuchsdurchführung  Z-Referenzierung : Genauigkeit der Höhenpositionierung Mehrfachmessung Unterschiedliche Schrittweite Gemittelte Spannung pro Schritt Abbruchbedingung: 1,4 V Spannungskategorien: 0,8 / 1,0 / 1,2 / 1,4 (Volt) Mittelwert und Standardabweichung  X- bzw. Y-Referenzierung : Erkennen der Kanten Nach dem selben Prinzip Höhenposition anfahren Grobfahren (3 Schritten) Feinfahren (1 Schritt) Versuchskörper

8 Programmtechnische Maßnahmen  Funktionsfähiges Programm  Schnittstellen CNC-Tisch Oszilloskop  Verfahren der Faserspitze per Knopfdruck  Sammlung Messdaten

9 Z-Referenzierung - Aktivitätsdiagramm

10 X- bzw. Y-Referenzierung - Aktivitätsdiagramm

11 Ergebnisse  Z-Referenzierung: Wiederholungen: 5 Schrittweite: 1 1,2 V: -Min: 22 Schritten -Max: 35 Schritten Mittlere Abweichung 5,24 Schritten Entspricht Genauigkeit von 65,5µm

12 Ergebnisse  Z-Referenzierung: Wiederholungen: 3 Schrittweite: 1 1,2 V: -Min: 8 Schritten -Max: 75 Schritten Mittlere Abweichung 34,99 Schritten Entspricht Genauigkeit von 437,775µm

13 Ergebnisse  X- bzw. Y-Referenzierung: Grobfahren: 3 Schritten in eine Richtung Feinfahren: 1 Schritt in entgegengesetzte Richtung Anzahl überfahrener Kanten: 4 Kanten durch Signalabfall erkennbar Signalabfall, obwohl keine Kante

14 Ergebnisse  X- bzw. Y-Referenzierung: Überfahren einer schrägen Kante Grobfahren: 3 Schritten in eine Richtung Feinfahren: 1 Schritt in entgegengesetzte Richtung Anzahl überfahrener Kanten: 2 Kanten durch Signalabfall erkennbar Begin Rauschens nach ca. 100 Schritten

15 Diskussion und Fazit  Messung noch nicht mit ausreichender Genauigkeit  Störfaktoren: Öffnen und Schließen von Türen Betreten des Raumes Sonde nicht festgeschraubt Bildung von Blasen Temperaturänderung vom Wasser  Beseitigung der Störfaktoren  Wiederholung der Messungen

Modellbasierte Datenanalyse zur Referenzierung und automatischen Repositionierung eines faseroptischen Hydrophons Collins William Lapa Kéyanfé Lehrstuhl für Medizintechnik Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik der RWTH Aachen Vielen Dank !