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Analyse des Einflusses von chirurgischen Handschuhen auf die haptische Wahrnehmung

Dorsch, Sarah :
Analyse des Einflusses von chirurgischen Handschuhen auf die haptische Wahrnehmung.
TU Darmstadt, Institut EMK / FG MuST
[Bachelorarbeit], (2015)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Einfluss von Operationshandschuhen auf die haptische Wahrnehmung des Menschen. Dies wird untersucht, um haptische Feedbacksysteme für den medizintechnischen Bereich optimal auslegen zu können. Zunächst wird eine Literaturrecherche der Grundlagen zur haptischen Wahrnehmung und zur mechanischen Impedanz durchgeführt. Außerdem wird der Stand der Forschung in Bezug auf die Wahrnehmung mit Operationshandschuhen dargelegt. Bisherige Untersuchungen zeigen keinen Einfluss der Operationshandschuhe auf die feinmotorischen Fähigkeiten und auf die Zweipunktschwelle des Menschen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Durchführung eines Probandenversuchs, bei dem die Effekte ausgesuchter Parameter und deren Wechselwirkungen anhand von zwölf Probanden untersucht werden. Mittels statistischer Versuchsplanung wird ein vollfaktorieller Versuchsplan entwickelt. Das für die Untersuchungen verwendete psychometrische Verfahren besteht aus der -Methode und einem Ja/Nein-Antwortparadigma. Die vier ausgewählten Faktoren sind Handschuherfahrung, Anzahl Handschuhe, Transpiration und Frequenz. Im Versuch wird deren Einfluss sowohl auf die absolute als auch auf die differentielle Wahrnehmungsschwelle der Zeigefingerspitze bei dynamischer Auslenkung gemessen. Letztere wird zu einem Referenzreiz von 20 dB untersucht, da Studien zeigen, dass sie für deutlich überschwellige Reize konstant ist. Zusätzlich wird die Auswirkung auf die mechanische Impedanz bestimmt. Die Auswertung der Versuche wird mit Design-Expert 8 durchgeführt. Dazu werden sowohl die Effekte der Faktoren bestimmt als auch eine Varianzanalyse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Frequenz einen hochsignifikanten Einfluss auf alle drei Zielgrößen und damit auf die haptische Wahrnehmung des Fingers hat. Dies ergibt die Untersuchung der beiden Faktorstufen 25 Hz und 250 Hz und bestätigt damit die Ergebnisse anderer Studien, in denen der Einfluss der Frequenz als hochsignifikant eingestuft wird. Für die absolute Wahrnehmungsschwelle sind alle anderen Faktoren und Wechselwirkungen nicht signifikant. Die Versuchsergebnisse zur differentiellen Wahrnehmungsschwelle zeigen, dass der Faktor Anzahl Handschuhe zusätzlich einen Einfluss haben könnte. Dies müsste mit weiteren Probanden untersucht werden. Alle anderen Faktoren und Wechselwirkungen sind auch für diesen Kennwert nicht signifikant. Die Untersuchung der mechanischen Impedanz ergibt, dass der Faktor Transpiration und die Wechselwirkung aus Handschuherfahrung und dem Handschuh selbst zusätzlich einen signifikanten Einfluss haben könnten. Die übrigen Faktoren und Wechselwirkungen zeigen ebenso keinen Einfluss. Zur Entwicklung haptischer Systeme für die Chirurgie, ist daher zum Erkennen eines Reizes keine Berücksichtigung des Tragens von Operationshandschuhen notwendig. Sollen primär Reize unterschieden werden, z. B. verschiedene Gewebearten, sollte hingegen eine Notwendigkeit der Anpassung der Rückkopplung überprüft werden. Zur Auslegung eines Bedienelements sollte weiterhin berücksichtigt werden, dass der Einfluss des Nutzers durch Transpiration verändert wird. Zudem sollte beachtet werden, ob vorrangig handschuherfahrene Personen an dem System agieren und ob dabei Handschuhe verwendet werden.

Typ des Eintrags: Bachelorarbeit
Erschienen: 2015
Autor(en): Dorsch, Sarah
Titel: Analyse des Einflusses von chirurgischen Handschuhen auf die haptische Wahrnehmung
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Einfluss von Operationshandschuhen auf die haptische Wahrnehmung des Menschen. Dies wird untersucht, um haptische Feedbacksysteme für den medizintechnischen Bereich optimal auslegen zu können. Zunächst wird eine Literaturrecherche der Grundlagen zur haptischen Wahrnehmung und zur mechanischen Impedanz durchgeführt. Außerdem wird der Stand der Forschung in Bezug auf die Wahrnehmung mit Operationshandschuhen dargelegt. Bisherige Untersuchungen zeigen keinen Einfluss der Operationshandschuhe auf die feinmotorischen Fähigkeiten und auf die Zweipunktschwelle des Menschen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Durchführung eines Probandenversuchs, bei dem die Effekte ausgesuchter Parameter und deren Wechselwirkungen anhand von zwölf Probanden untersucht werden. Mittels statistischer Versuchsplanung wird ein vollfaktorieller Versuchsplan entwickelt. Das für die Untersuchungen verwendete psychometrische Verfahren besteht aus der -Methode und einem Ja/Nein-Antwortparadigma. Die vier ausgewählten Faktoren sind Handschuherfahrung, Anzahl Handschuhe, Transpiration und Frequenz. Im Versuch wird deren Einfluss sowohl auf die absolute als auch auf die differentielle Wahrnehmungsschwelle der Zeigefingerspitze bei dynamischer Auslenkung gemessen. Letztere wird zu einem Referenzreiz von 20 dB untersucht, da Studien zeigen, dass sie für deutlich überschwellige Reize konstant ist. Zusätzlich wird die Auswirkung auf die mechanische Impedanz bestimmt. Die Auswertung der Versuche wird mit Design-Expert 8 durchgeführt. Dazu werden sowohl die Effekte der Faktoren bestimmt als auch eine Varianzanalyse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Frequenz einen hochsignifikanten Einfluss auf alle drei Zielgrößen und damit auf die haptische Wahrnehmung des Fingers hat. Dies ergibt die Untersuchung der beiden Faktorstufen 25 Hz und 250 Hz und bestätigt damit die Ergebnisse anderer Studien, in denen der Einfluss der Frequenz als hochsignifikant eingestuft wird. Für die absolute Wahrnehmungsschwelle sind alle anderen Faktoren und Wechselwirkungen nicht signifikant. Die Versuchsergebnisse zur differentiellen Wahrnehmungsschwelle zeigen, dass der Faktor Anzahl Handschuhe zusätzlich einen Einfluss haben könnte. Dies müsste mit weiteren Probanden untersucht werden. Alle anderen Faktoren und Wechselwirkungen sind auch für diesen Kennwert nicht signifikant. Die Untersuchung der mechanischen Impedanz ergibt, dass der Faktor Transpiration und die Wechselwirkung aus Handschuherfahrung und dem Handschuh selbst zusätzlich einen signifikanten Einfluss haben könnten. Die übrigen Faktoren und Wechselwirkungen zeigen ebenso keinen Einfluss. Zur Entwicklung haptischer Systeme für die Chirurgie, ist daher zum Erkennen eines Reizes keine Berücksichtigung des Tragens von Operationshandschuhen notwendig. Sollen primär Reize unterschieden werden, z. B. verschiedene Gewebearten, sollte hingegen eine Notwendigkeit der Anpassung der Rückkopplung überprüft werden. Zur Auslegung eines Bedienelements sollte weiterhin berücksichtigt werden, dass der Einfluss des Nutzers durch Transpiration verändert wird. Zudem sollte beachtet werden, ob vorrangig handschuherfahrene Personen an dem System agieren und ob dabei Handschuhe verwendet werden.

Freie Schlagworte: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen Psychophysik Just noticable differnce JND Wahrnehmungsschwelle Versuchsplanung statistisch
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: 22 Jun 2015 08:33
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv Institut EMK. Anfrage über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB 1885

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 11-11-2014

Ende Datum: 10-04-2015

ID-Nummer: 17/24 EMKB1885
Gutachter / Prüfer: Werthschützky, Prof. Roland
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