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Validierung und Optimierung eines Augenphantoms

Langsdorf, Jan Christian :
Validierung und Optimierung eines Augenphantoms.
Technische Universität Darmstadt
[Haus-, Projekt- oder Studienarbeit], (2004)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

Die vorliegende Studienarbeit befasst sich mit einer technischen Nachbildung des menschlichen Auges, bei welcher der Augeninnendruck frei einstellbar ist. Dieses Augenphantom ist im Laufe der Arbeit validiert und optimiert worden, indem die mechanische Impedanz als Ansatzpunkt genommen wurde, um die Materialparameter des Phantoms an die Parameter des Auges anzupassen.

Recherchen in Bezug auf das Frequenzverhalten menschlicher Augen boten zur Bestimmung der gesuchten Parameter einen ersten Anhaltspunkt. Impedanzmessungen an Schweineaugen und an menschlichen Augen ermöglichten anschließend die Verifizierung dieser Parameter. Der jeweils mit einem Signalanalysator aufgezeichnete Frequenzgang wurde sowohl mit einem Modell für menschliches Gewebe als auch mit einem Modell für ein akustisches System ausgewertet, um diejenigen Parameter des Auges zu verifizieren, welche den größten Einfluss auf die Simulation durch das Augenphantom haben.

Es wird gezeigt, dass im Hinblick auf eine möglichst einfache Anpassung des Augenphantoms die Masse, der Durchmesser des Druckkörpers und die Dämpfung die geeignetsten Parameter sind. Die Masse wird durch das Wasservolumen im Druckkörper des Augenphantoms dargestellt, während die Dämpfung durch den Cornea-Ersatz dargestellt wird. Über die Änderung dieser Parameter lässt sich der Frequenzgang des Augenphantoms so beeinflussen, dass er weitestgehend deckungsgleich zum Frequenzgang des menschlichen Auges wird. Entsprechende Vorschläge zur Angleichung werden gemacht.

Der zweite Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist der Entwicklung einer neuen Elektronik für das Augenphantom gewidmet. Um das Augenphantom anzusteuern und Messungen durchzuführen, war bisher eine Messkarte notwendig. Die neue Elektronik des Augenphantoms wird per USB (Universal Serial Bus) über einen Treiberbaustein (DLP2232C) an den PC angeschlossen. Die Messungen am Augenphantom können nun mit einer Auflösung von bis zu 10kHz und 16Bit Tiefe ohne eine spezielle Messkarte durchgeführt werden. Dies wird durch einen AD-Wandler realisiert, der durch einen µ-Controller ausgelesen wird und die Daten per USB-Bus an den PC sendet.

Typ des Eintrags: Haus-, Projekt- oder Studienarbeit
Erschienen: 2004
Autor(en): Langsdorf, Jan Christian
Titel: Validierung und Optimierung eines Augenphantoms
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

Die vorliegende Studienarbeit befasst sich mit einer technischen Nachbildung des menschlichen Auges, bei welcher der Augeninnendruck frei einstellbar ist. Dieses Augenphantom ist im Laufe der Arbeit validiert und optimiert worden, indem die mechanische Impedanz als Ansatzpunkt genommen wurde, um die Materialparameter des Phantoms an die Parameter des Auges anzupassen.

Recherchen in Bezug auf das Frequenzverhalten menschlicher Augen boten zur Bestimmung der gesuchten Parameter einen ersten Anhaltspunkt. Impedanzmessungen an Schweineaugen und an menschlichen Augen ermöglichten anschließend die Verifizierung dieser Parameter. Der jeweils mit einem Signalanalysator aufgezeichnete Frequenzgang wurde sowohl mit einem Modell für menschliches Gewebe als auch mit einem Modell für ein akustisches System ausgewertet, um diejenigen Parameter des Auges zu verifizieren, welche den größten Einfluss auf die Simulation durch das Augenphantom haben.

Es wird gezeigt, dass im Hinblick auf eine möglichst einfache Anpassung des Augenphantoms die Masse, der Durchmesser des Druckkörpers und die Dämpfung die geeignetsten Parameter sind. Die Masse wird durch das Wasservolumen im Druckkörper des Augenphantoms dargestellt, während die Dämpfung durch den Cornea-Ersatz dargestellt wird. Über die Änderung dieser Parameter lässt sich der Frequenzgang des Augenphantoms so beeinflussen, dass er weitestgehend deckungsgleich zum Frequenzgang des menschlichen Auges wird. Entsprechende Vorschläge zur Angleichung werden gemacht.

Der zweite Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist der Entwicklung einer neuen Elektronik für das Augenphantom gewidmet. Um das Augenphantom anzusteuern und Messungen durchzuführen, war bisher eine Messkarte notwendig. Die neue Elektronik des Augenphantoms wird per USB (Universal Serial Bus) über einen Treiberbaustein (DLP2232C) an den PC angeschlossen. Die Messungen am Augenphantom können nun mit einer Auflösung von bis zu 10kHz und 16Bit Tiefe ohne eine spezielle Messkarte durchgeführt werden. Dies wird durch einen AD-Wandler realisiert, der durch einen µ-Controller ausgelesen wird und die Daten per USB-Bus an den PC sendet.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Eigenfrequenzen Auge, Ersatzmodell Auge mechanisch, Mechanische Impedanz Auge, Parameterindentifikation Auge, USB-Kommunikation PC <-> µC
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mess- und Sensortechnik
Hinterlegungsdatum: 07 Sep 2011 10:32
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1556

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 19-04-2004

Ende Datum: 23-07-2004

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung:Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

ID-Nummer: 17/24 EMKS 1556
Gutachter / Prüfer: Weber, Dipl.-Ing. Thomas ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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