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Modulhandbuch fürdieStudiengänge Medizintechnik ... · 1 GemeinsamePflichtmodulefüralledrei Studiengänge 1.1MathematikI Fach- Lernformen Kürzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

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Modulhandbuchfr die Studiengnge

Medizintechnik, Optik und Lasertechnik undSportmedizinische Technik

1. Mrz 2016

Hochschule KoblenzRheinAhrCampus

Fachbereich Mathematik und Technik

Inhaltsverzeichnis

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge 31.1 Mathematik I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Mathematik II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3 Mathematik III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.4 Physik I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.5 Physik II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.6 Physik III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.7 Informatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.8 Wirtschaft und Sprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.9 Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.10 Mess- und Sensortechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.11 Signalverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.12 Digitaltechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.13 Regelungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.14 Praktische Studienphase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.15 Bachelorarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.16 Bachelorkolloquium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2 Pflichtmodule fr den Studiengang Medizintechnik 212.1 Grundlagen der Medizin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.2 Bildgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.3 Funktionsdiagnostik und Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.4 Robotik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.5 Bildverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.6 Medizinische Gertetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.7 Laboranalytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3 Pflichtmodule fr den Studiengang Optik und Lasertechnik 283.1 Grundlagen der Optik und Lasertechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.2 Lasermesstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.3 Lasermaterialbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.4 Laserphysik und Lichtwellenleitertechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.5 Optikrechnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333.6 Optik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343.7 Optische Analytik und Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4 Pflichtmodule fr den Studiengang Sportmedizinische Technik 364.1 Grundlagen der Medizin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.2 Robotik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.3 Angewandte Sportmedizinische Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.4 Ergonomie und Prvention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.5 Leistungsdiagnostik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.6 Mathematische Methoden im Sport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414.7 Sportgerte und Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle dreiStudiengnge

1.1 Mathematik IFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h1 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

bung k.A. 30 (2 SWS) 30 1Selbststudium 150 5

Summe 240 90 8

Modulbeauftragte(r): Ankerhold Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Ankerhold, Hahn, Kohns, SchmidtZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden beherrschen die mathematischen Grundlagen, die die Basis fr alle naturwissenschaftlich-technischen Fcher des Studiums darstellen. Sie sind in der Lage, mit Werkzeugen der Mathematik natur-wissenschaftliche Probleme zu beschreiben und anschlieend zu lsen. Sie knnen Probleme abstrahieren,klar strukturieren und mathematisch formulieren. Sie verstehen es, eine Lsungsstrategie selbststndig zuentwickeln und damit die Lsung eines mathematischen Problems zu finden. Sie sind in der Lage, an derTafel eigene Lsungen der gestellten Aufgaben den brigen Kursteilnehmern zu prsentieren.

Inhalt

Grundlegende Begriffe ber Mengen, Menge der reellen Zahlen, Anordnung der Zahlen, Ungleichung, Be-trag, Teilmengen und Intervalle, Gleichungen, Lineare Gleichungen, Quadratische Gleichungen, Gleichun-gen vom Grad > 2, Wurzelgleichungen, Betragsgleichungen, Ungleichungen, Lineare Gleichungssysteme,Der Gausche Algorithmus, Fakultt und der binomische Lehrsatz, Der Binominalkoeffizient, Das Pas-calsche Dreieck, Partialbruchzerlegung, Echt und unecht gebrochenrationale Funktionen, Einsetzmethodeund Koeffizientenvergleich, Vektoralgebra, Grundbegriffe, Vektorrechnung in der Ebene, Vektorrechnungim 3-dimensionalen Raum, Determinanten, Rechenregeln fr Determinanten, Entwicklung von Determi-nanten hherer Ordnung, Regel von Sarrus fr 3-reihige Determinanten, Laplacescher Entwicklungssatz,Rechenregeln fr n-reihige Determinanten, Regeln zur praktischen Berechnung einer n-reihigen Determi-nante, Lineare Algebra Reelle Matrizen, Transponierte einer Matrix, Spezielle quadratische Matrizen,Gleichheit von Matrizen, Rechenoperationen fr Matrizen, Anwendungsbeispiel: ABCD-Matrizen in derOptik, Regulre Matrix, inverse Matrix, orthogonale Matrix, Spezielle Matrizen zur Drehung von Koordi-natensystemen, Lsung von (mn)-Gleichungssystemen, Rang einer Matrix, Eigenwerte und Eigenvekto-ren quadratischer Matrizen, Funktionen und Kurven, Allgemeine Funktionseigenschaften, Grenzwert undStetigkeit von Funktionen, Ganzrationale Funktionen (Polynomfunktionen), Gebrochenrationale Funktio-nen, Geradengleichung, Parabelgleichung, Scheitelpunktform, Potenz- und Wurzelfunktionen, Trigonome-trische Funktionen, Exponentialfunktionen, Logarithmusfunktionen, Exponential- und Logarithmusglei-chungen, Hyperbelfunktionen, Differentialrechnung, Differenzierbarkeit einer Funktion, Ableitungsregeln,

3

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

Anwendungen der Differentialgleichung.

Bemerkungen

Die bungen finden in einer Gruppengre von etwa zwanzig Studierenden statt. Zur Untersttzung desSelbststudiums werden wchentlich bungsbltter verteilt.

Literatur

L. Papula: Mathematik fr Ingenieure und Naturwissenschaftler. Band I+II, ViewegI.N. Bronstein, K.A. Semendjajew: Taschenbuch der Mathematik. Harri Deutsch

4

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.2 Mathematik IIFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h2 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

bung k.A. 30 (2 SWS) 30 1Selbststudium 150 5

Summe 240 90 8

Modulbeauftragte(r): Ankerhold Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Ankerhold, Hahn, Kohns, SchmidtZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Mathematik IVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die in dem Modul Mathematik I genannten Kompetenzen werden weiter ausgeprgt, das Fachwissen umdie im folgenden Abschnitt genannten Themen erweitert.

Inhalt

Integralrechnung, Integration als Umkehr der Differentiation, Das bestimmte Integral als Flchenin-halt, Uneigentliche Integrale, Unbestimmtes Integral und Flchenfunktion, Der Fundamentalsatz derDifferential- und Integralrechnung, Elementare Integrationsregeln, Anwendungen der Integralrechnung,Komplexe Zahlen und Funktionen, Definition und quivalente Darstellungsformen einer komplexen Zahl,Komplexe Rechnung, Komplexes lineares Gleichungssystem, Radizieren (Wurzelziehen), Natrlicher Lo-garithmus einer komplexen Zahl, Anwendungen der komplexen Rechnung bei Schwingungsvorgngen,Reihen, Unendliche Reihen, Konvergenzkriterien, Potenzreihen, Taylor-Reihen, Fourier-Reihen, Differen-tialrechnung fr Funktionen von mehreren Variablen, Definition einer Funktion von mehreren unabhngi-gen Variablen, Analytische Darstellungsformen einer Funktion, Graphische Darstellungsformen, PartielleDifferentiation, Das totale oder vollstndige Differential einer Funktion, Differentiation nach einem Para-meter, Mehrfachintegrale, Doppelintegrale, Dreifachintegrale.

Bemerkungen

Die bungen finden in einer Gruppengre von etwa zwanzig Studierenden statt. Zur Untersttzung desSelbststudiums werden wchentlich bungsbltter verteilt.

Literatur

L. Papula: Mathematik fr Ingenieure und Naturwissenschaftler. Band I-III, ViewegI.N. Bronstein, K.A. Semendjajew: Taschenbuch der Mathematik. Harri Deutsch

5

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.3 Mathematik IIIFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h3 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

bung k.A. 30 (2 SWS) 30 1Selbststudium 120 4

Summe 210 90 7

Modulbeauftragte(r): Ankerhold Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Ankerhold, Hahn, Kohns, SchmidtZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Mathematik I und IIVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die in dem Modul Mathematik I genannten Kompetenzen werden weiter ausgeprgt, das Fachwissen umdie im folgenden Abschnitt genannten Themen erweitert.

Inhalt

Gewhnliche Differentialgleichungen, Definition einer gewhnlichen Differentialgleichung, Differentialglei-chungen 1. Ordnung, lineare Differentialgleichungen 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten, lineare Dif-ferentialgleichungen n-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten, Systeme linearer Differentialgleichungen,ebene und rumliche Kurven, vektorielle Darstellung einer Kurve, Differentiation eines Vektors nach ei-nem Parameter, Bogenlnge einer Kurve, Tangenten- und Hauptnormaleneinheitsvektor, natrliche Dar-stellung einer Kurve, Krmmung einer Kurve, Flchen im Raum, vektorielle Darstellung einer Flche,Flchenkurven, Tangentialebene, Flchennormale, Flchenelement, gerichtetes Flchenelement , Flchenvom Typ , Skalar- und Vektorfelder, Definition von Skalar- und Vektorfeldern, spezielle Vektorfelder,Gradient eines Skalarfeldes, Eigenschaften des Gradienten, Richtungsableitung, Divergenz und Rotationvon Vektorfeldern, Divergenz eines Vektorfeldes, Rotation eines Vektorfeldes, spezielle Vektorfelder, quel-lenfreie Vektorfelder und wirbelfreie Vektorfelder, Laplace- und Poisson-Gleichung, bersichtstabelle mitRechenregeln fr Differentialoperatoren, spezielle ebene und rumliche Koordinatensysteme, Darstellungeines Vektors Polarkoordinaten, Differentialoperatoren in Polarkoordinaten, Darstellung eines VektorsZylinderkoordinaten, Differentialoperatoren in Zylinderkoordinaten, Basistransformation in Zylinderko-ordinaten, zylindersymmetrische Vektorfelder, Darstellung eines Vektors Kugelkoordinaten, Differential-operatoren in Kugelkoordinaten, Basistransformation in Kugelkoordinaten, Kugelsymmetrische Vektor-felder (Zentralfelder), bersichtstabelle zu Differentialoperatoren in verschiedenen Koordinatensystemen,Integralrechnung, Definition eines Linien- oder Kurvenintegrals, Wegunabhngigkeit eines Linien- oderKurvenintegrals Konservative Vektorfelder, Definition eines Oberflchen- oder Flussintegrals, Berech-nung eines Oberflchenintegrals, Oberflchenintegrale in Parameterdarstellung, Integralsatz von Gau imRaum, Gausche Integralsatz in der Ebene, Integralsatz von Stokes Zirkulation und Wirbelfluss, ber-tragungstheorie linearer Systeme, reelle Darstellungen einer periodischen Funktion als Fourier-Reihe, kom-plexe Darstellung einer Fourier-Reihe, Fourier-Transformation, Satz von Dirichlet-Jordan, Rechenregelnbei der Fourier-Transformation, Faltungsregel, Parsevalsche Gleichung, Eigenschaften der Fourier-Trans-formation, wichtige Fourier-Transformierte, Rechteckfunktion, Sprungfunktion, Delta-Funktion, diskreteFourier-Transformation (DFT), Schnelle Fourier-Transformation (FFT).

Bemerkungen

Die bungen finden in einer Gruppengre von etwa zwanzig Studierenden statt. Zur Untersttzung desSelbststudiums werden wchentlich bungsbltter verteilt.

6

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

Literatur

L. Papula: Mathematik fr Ingenieure und Naturwissenschaftler. Band I-III, ViewegI.N. Bronstein, K.A. Semendjajew: Taschenbuch der Mathematik. Harri Deutsch

7

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.4 Physik I

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

1 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausurbung k.A. 30 (2 SWS) 30 1 Selbststudium 150 5

2 Praktikum k.A. 60 25 2 SL: TestateSumme 300 115 10

Modulbeauftragte(r): Holz Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Holz, Kohl-Bareis, Neeb, SlupekZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die grundlegenden Begriffe der klassischen Mechanik wie Kraft, Arbeit, Energie,sowie die Erhaltungsstze und die Newtonschen Axiome. Sie knnen die Bewegungsgleichung eines Kr-pers unter der Wirkung verschiedener Krfte aufstellen und deren Lsung ermitteln. Sie sind in der Lage,physikalische Sachverhalte mathematisch zu beschreiben.

Inhalt

Physikalische Gren, Masysteme, Einheiten, mathematische Methoden und Schreibweisen, Kinematikdes Massenpunktes, Newtonsche Axiome, Festtigkeitslehre (Normalspannung, Schubspannung, Zugbean-spruchung, Druckbeanspruchung, Poissonzahl und E-Modul), Scheinkrfte, Newtonsche Bewegungsglei-chung, Arbeit und Energie, Leistung, Impuls, Drehbewegung und Rotation, Berechnung von Trgheits-momenten, physikalisches Pendel, Drehimpuls, Gravitation, Schwingungen und Wellen, Akustik, Doppler-Effekt, Gase und Flssigkeiten in Ruhe, strmende Flssigkeiten.

Praktikumsinhalt

Messung der Schallgeschwindigkeit in Luft, Messung der Schallgeschwindigkeit in Flssigkeiten, mathe-matisches Pendel und Reversionspendel, Wheatstonesche Brcke, Luftkissenbahn.

Bemerkungen

Vor der Teilnahme an dem Praktikum muss die Klausur bestanden worden sein.

8

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.5 Physik II

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

2 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausurbung k.A. 30 (2 SWS) 30 1Selbststudium 120 4

3 Praktikum k.A. 60 25 2 SL: TestateSumme 270 115 9

Modulbeauftragte(r): Holz Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Holz, Kohl-Bareis, Neeb, SlupekZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Vorlesung und bungen von Physik IVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die grundlegenden Begriffe der Thermodynamik wie Temperatur, Volumenar-beit, Wrmemenge, Entropie sowie die Hauptstze der Thermodynamik. Sie knnen die Zustnde vonSystemen durch die Zustandsgren charakterisieren und Zustandsnderungen mathematisch beschreibenund in Diagrammen darstellen.Die Studierenden sind mit den grundlegenden Begriffen der Elektrostatik/-dynamik vertraut und kennendie Funktionsweise der elementaren Bauteile Kondensator und Spule. Sie sind in der Lage, Wechselwirkun-gen mit Hilfe von elektrischen und magnetischen Feldern und Potentialen zu beschreiben. Sie kennen dieKopplung in elektromagnetischen Feldern, deren Wellenausbreitung und deren mathematische Beschrei-bung. Sie knnen einfache physikalische Systeme in MATLAB oder einer anderen Programmierumgebungsimulieren und visulalisieren.

Inhalt

Thermodynamik: Temperatur, Thermometer, thermische Ausdehnung von Krpern, Zustandsgleichungenidealer und realer Gase, kinetische Gastheorie, Wrmekapazitt und spezifische Wrme, Wrmestrahlung,1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Volumenarbeit und deren Darstellung im pV-Diagramm, Zu-standsnderungen.Elektrodynamik: Elektrische Ladung, Leiter, Nichtleiter, Influenz, Coulombsches Gesetz, elektrisches Feld,Feldlinien, Bewegung von Punktladungen in elektrischen Feldern, Multipole, Gausches Gesetz, Ladungenund Felder auf Oberflchen von Leitern, Potential und Potentialdifferenz, potentielle Energie, quipoten-tialflchen, Kapazitt, Dielektrika, elektrostatische Energie, Magnetfeld, Lorentzkraft, Bewegung von La-dungen im Magnetfeld, Biotsavartsches Gesetz, Amperesches Gesetz, magnetische Induktion, LenzscheRegel, Maxwellgleichungen.

Praktikumsinhalt

Messung des Planckschen Wirkungsquantums, Messungen am Plattenkondensator, RC-Glied als Hoch-und Tiefpass, RLC-Glied als Oszillator, Messung der magnetischen Feldstrke, Versuche zur Beugung,Franck-Hertz-Versuche.

Bemerkungen

Vor der Teilnahme an dem Praktikum muss die Klausur bestanden worden sein.

9

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.6 Physik III

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

3 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: KlausurSelbststudium 90 3

Summe 150 60 5

Modulbeauftragte(r): Holz Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Holz, Kohl-Bareis, Neeb, SlupekZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Physik I, Vorlesung und bungen von Physik IIVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die grundlegenden Begriffe der Optik wie Reflexion, Brechung, Interferrenz undPolarisation. Sie knnen mit Hilfe der geometrischen Optik und der Wellenoptik die Ausbreitung von Lichtbeschreiben und sind mit Absorption und Streuung bei Durchgang durch Materie vertraut.Die Studierenden knnen mit Hilfe des Bohrschen Atommodells und den Prinzipien der Atomphysikden Aufbau der Materie und die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie erklren. Sie kennen diegrundlegenden klassischen Versuche, die zur Quantenmechanik gefhrt haben.

Inhalt

Licht, Lichtgeschwindigkeit, Huygenssches Prinzip, Reflexion, Brechung, Fermatsches Prinzip, Polari-sation, geometrische Optik, Abbildungsgleichung, Abbildungsfehler, optische Instrumente (Auge, Lupe,Mikroskop, Fernrohr), Kohrenz, Interferenz an dnnen Schichten, Michelson-Interferrometer, Interferenzam Spalt, Doppelspalt und Gitter, Fraunhofer- und Fresnelsche Beugung, Auflsungsvermgen optischerInstrumente.Bohrsche Postulate und Wasserstoffatom, Energiequantisierung, Plancksches Wirkungsquantum, pho-toelektrischer Effekt, Compton-Streuung, Rntgenstrahlung, Welleneigenschaften von Elektronen, Quan-tenmechanik, Welle-Teilchen-Dualismus, Unschrferelation, magnetische Momente und Elektronenspin,Stern-Gerlach-Versuch, Periodensystem.

10

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.7 InformatikFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h1 Vorlesung k.A. 30 (2 SWS) 30 1

bung k.A. 30 (2 SWS) 30 1 Selbststudium 90 3

2 Vorlesung k.A. 15 (1 SWS) 15 0,5 PL: Klausurbung k.A. 15 (1 SWS) 15 0,5Selbststudium 30 1

Summe 210 90 7

Modulbeauftragte(r): Schmidt Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Schmidt, Ankerhold, Hartmann, Hahn, Kohl-Bareis, KohnsZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Erster Abschnitt: Die Studierenden besitzen eine gute Kenntnis des Innenlebens eines Computers. Sie sindmit dem Betriebssystem Windows und Entwicklungsumgebungen zur Erstellung eigener Programme ineiner prozeduralen Programmiersprache vertraut. Sie beherrschen neue Werkzeuge der Programmiertech-nik. Sie knnen selbstndig ausgewhlte Algorithmen konzipieren, die Konzepte programmiertechnischumsetzen und die erfolgreiche Ausfhrung dokumentieren. Insbesondere beherrschen die StudierendenBerechnungen mit Zufallzahlen, Stringoperationen, Feldern, Schleifen und Boolscher Algebra sowie trigo-nometrische Berechnungen und Sortieralgorithmen, Monte-Carlo-Simulationen und die lineare Regression.Zweiter Abschnitt: Die Studierenden beherrschen das in den Bereichen Steuerung/Regelung, numeri-sche Modellierung, Auswertung und graphische Darstellung von Experimentaldaten hufig anzutreffendeSoftware-Werkzeug MATLAB. Sie knnen sich und anderen die Inhalte der Physik- und Mathematikvor-lesungen mit Hilfe von MATLAB veranschaulichen.

Inhalt

Erster Abschnitt: Einfhrung in die Begriffe der Informatik; praktisches Training am Betriebssystem (Li-nux, Windows); C als Beispiel einer prozeduralen Programmiersprache; einfache Datentypen; Operatoren;Steueranweisungen (Schleifen, Verzweigungen); Felder; Funktionen; Adressen und Zeiger; komplexe Da-tentypen (Strukturen); dynamische Speicherverwaltung.Zweiter Abschnitt: Einfhrung in MATLAB; Programmierung von Schleifen zur Erstellung und Analysevon Daten; numerische Probleme (lineare Gleichungssysteme); graphische Darstellung von Ergebnissen;Importieren und Exportieren von Daten in verschiedenen Formaten; Entwicklung von Analysestrategi-en anhand von Beispielen aus der Medizin- und Lasertechnik (z. B. Auswertung von EEG-Daten, MRI-Datensatz, Zeit- und Frequenzanalyse); Einfhrung in JAVA.

Bemerkungen

Die Klausur beinhaltet den Stoff beider Semester.

11

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.8 Wirtschaft und Sprachen

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

1 Vorlesung k.A. 45 (3 SWS) 45 1,5 s. Bemerkungenbung k.A. 15 (1 SWS) 15 0,5 s. BemerkungenSelbststudium 60 2

2 Vorlesung k.A. 15 (1 SWS) 15 0,5 s. Bemerkungenbung k.A. 15 (1 SWS) 15 0,5 s. BemerkungenSelbststudium 30 1

Summe 180 90 6

Modulbeauftragte(r): Faulstich Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: LehrbeauftragteZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Wirtschaft: Die Studierenden haben einen berblick ber die rechtlichen Grundlagen des Geschftsver-kehrs. Sie kennen die kaufmnnischen Grundlagen und verstehen die grundlegende Aspekte der Unterneh-mensfhrung.Sprachen: Die Studierenden sind in der Lage, in einem internationalen Umfeld Ideen und Konzepte wirk-sam zu strukturieren, prsentieren, argumentieren und zu befrdern.

Inhalt

Wirtschaft: Rechtliche Grundlagen des Geschftsverkehrs: Vertragsrecht, Handelsrecht, Arbeitsrecht, Ge-sellschaftsrecht, Grundlagen des Patent- und Markenrechts, Umsatzsteuerrecht; allgemeine Einfhrung indie kaufmnnischen Grundlagen: Definition des Kaufmanns, Wirtschaftsformen, Handelsgeschfte; Grund-zge des Unternehmens: Produktidee, Unternehmensgrndung, Unternehmensziele, Unternehmensfinan-zierung, Standortwahl, Unternehmensorganisation, Business-, Ertrags- und Liquidittsplanung; betriebli-ches Rechnungswesen: Kostenrechnung, Bilanz, Buchfhrung, Abschreibung, Liquiditt.Sprachen: In unterschiedlichen thematischen Einheiten werden folgende kommunikative Kompetenzen inden Vordergrund gestellt: meeting new business partners and making Small Talk; introducing yourself;talking about jobs and hierarchies; telephoning, talking about urgency and getting things done on time;developing and giving a short presentation (formal and informal); running a meeting Setting objectivesand getting people involved; listening and taking turns in discussions; clarifying problems and suggesting /promising action; comparing alternatives and making a recommendation; negotiating successfully; writinginformal emails, short memos, factual reports and minutes; dealing with formal correspondence; reviewingaction and celebrating success.

Bemerkungen

Wirtschaft: Am Ende des ersten Semesters findet eine benotete Klausur statt. Sprachen: Die Leistungsfest-stellung findet kursbegleitend (continuous assessment) in beiden Kurseinheiten statt. Sie kann schriftliche(Hausarbeiten, Essays, Klausuren, Tests . . . ) und mndliche (Prsentation, Mitwirkung an Planspielen,etc.) Elemente enthalten.

12

1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.9 ElektrotechnikFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h2 Vorlesung k.A. 90 (6 SWS) 90 3 PL: Klausur

bung k.A. 30 (2 SWS) 30 1Selbststudium 150 5

3 Praktikum k.A. 60 20 2 SL: Testate und prak-tische Prfung

Summe 330 140 11

Modulbeauftragte(r): Carstens-Behrens Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Junglas, Carstens-Behrens, GubaidullinZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die wichtigsten Grundbegriffe und grundlegenden Bauelemente der Elektro-technik. Sie knnen vorgegebene Schaltungen berechnen, einfache Schaltungen entwerfen und mit einemSimulationsprogramm simulieren. Sie erkennen Teilschaltungen einer einer greren Schaltung und kennenderen Funktion. Die Studierenden verstehen es, Schaltungen aufzubauen, und knnen Oszilloskope undMultimeter problembezogen einsetzen. Sie wissen, wie Messwerte aufgenommen, ausgewertet und richtiginterpretiert werden.

Inhalt

Grundbegriffe, Simulationsprogramm (z. B. qucs), Netze an Gleichspannungen, Kondensator und Spu-le, Netze an Sinusspannungen, Drehstrom, Bode-Diagramm, Schwingkreise, passive Filter 1. Ordnung,Halbleiterbauelemente, analoge Schaltungen, ausgewhlte Elektromotoren.

Praktikumsinhalt

Digitaloszilloskop und Multimeter, Operationsverstrkerschaltungen, optischer Pulssensor, Kippschaltun-gen, Messschaltungen, Schaltungssimulation.

Bemerkungen

Begleitend zur Vorlesung werden wchentlich bungsbltter ausgegeben, die im Rahmen des Selbststudi-ums bearbeitet werden mssen. Die erfolgreiche Bearbeitung der bungsbltter qualifiziert zur Teilnahmean der Klausur. Vor der Teilnahme am Praktikum muss die Klausur bestanden worden sein. Das Praktikumgilt als bestanden, wenn alle Versuche testiert sind und danach eine praktische Prfung studienbegleitendbestanden wird.

Literatur

Nerreter, W.: Grundlagen der Elektrotechnik. Hanser Verlag, 2006Frohne, H.: Grundlagen der Elektrotechnik. Teubner, 2006Naundorf, U.: Analoge Elektronik. Hthig, 2001 Meister

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1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.10 Mess- und SensortechnikFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h3 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

bung k.A. 30 (2 SWS) 30 1Vortrag k.A. 30 1 1 SL: VortragSelbststudium 90 3

Summe 210 91 7

Modulbeauftragte(r): Carstens-Behrens Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Carstens-BehrensZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: ElektrotechnikVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die wichtigsten Fachbegriffe der Mess- und Sensortechnik sowie die grundlegendenMessprinzipien fr die gngigsten Messaufgaben. Sie knnen einfache messtechnische Problemstellungenerfassen und eigenstndig Lsungen erarbeiten. Sie sind in der Lage, sich selbstndig in ein vorgegebe-nes Thema einzuarbeiten, ihr Wissen dazu zu vertiefen, es aufzubereiten und anderen Studierenden zuerklren.

Inhalt

Begriffsdefinitionen und Normen, Messabweichungen, Messverfahren und Messeinrichtungen, verschiedeneVerfahren zur Temperaturmessung, Kraft- und Druckmessung, Messung geometrischer Gren; AD-Wand-ler, PC-basierte Messsysteme graphische Programmiersysteme, z. B. LabVIEW.

Bemerkungen

Die Vortrge werden allein oder in Zweiergruppen in einem zeitlichen Umfang von 20 30 min im Rahmender Vorlesung gehalten. Ohne Vortrag ist eine Teilnahme an der Klausur ausgeschlossen. Die bungenfinden als LabVIEW-bungen im Poolraum statt. Zustzlich werden in der Vorlesung bungsaufgabenzum Vorlesungsstoff durchgerechnet. Die Klausur dauert 90 Minuten. Davon stehen 45 Minuten zur Bear-beitung von schriftlichen Aufgaben zur Verfgung, 45 Minuten zur Bearbeitung von LabVIEW-Aufgabenam Rechner. Die LabVIEW-VIs werden ausgedruckt und die Ausdrucke von den Studierenden unter-schrieben. Als Hilfsmittel drfen ein handbeschriebenes Blatt Papier im Format DIN A4 sowie ein nichtprogrammierbarer Taschenrechner verwendet werden.

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1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.11 Signalverarbeitung

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

3 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausurbung k.A. 30 (2 SWS) 30 1Selbststudium 120 4

Summe 210 90 7

Modulbeauftragte(r): Bongartz Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: BongartzZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Informatik, Mathematik IIIVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die Grundprinzipien der Signalverarbeitung und verstehen die inhaltlichen Zu-sammenhnge mit den Modulen Mathematik III und Informatik. Sie beherrschen die Betrachtung undInterpretation von Signalen in Zeit- und Frequenzdarstellung. Sie kennen die Funktion der Signalabtas-tung und der damit verbundenen Randbedingungen. Die Studierenden verstehen das Prinzip der digitalenFilter und die grundlegenden Unterschiede zwischen FIR- und IIR-Systemen. Sie sind in der Lage, eineFilteranalyse und (einfache) Filtersynthese durchfhren. Sie knnen digitale Signale mit einem geeignetenSoftware-Paket (z. B. MATLAB oder SciLab) eigenstndig bearbeiten und analysieren.

Inhalt

Vorlesung: Grundbegriffe der Signalverarbeitung: lineare, zeitinvariante bertragungssysteme; Klassifi-zierung von Signalen; Impulsantwort; Faltung von Signalen; Fourier-Reihe; Fourier-Transformation; Fal-tungstheorem; Signalabtastung; Abtasttheorem und Aliasing; Leakage-Effekt, Fast Fourier Transforma-tion; nicht-rekursive und rekursive digitale Filter, FIR- und IIR-Systeme; Filteranalyse; Filtersynthese.In der Vorlesung werden die abstrakt erscheinenden Zusammenhnge der Signalverarbeitung durch Ana-logien aus dem Alltag verdeutlicht. Hier bietet sich unter anderem das Zusammenspiel der Komponenteneiner modernen Musikanlage (CD-Player, Equalizer, Verstrker, Lautsprecher) als Beispiel fr ein ber-tragungssystem und eine PC-Soundkarte fr die Realisierung digitaler Filter an.bungen: Hier vertiefen die Studierenden das Erlernte anhand von Rechenaufgaben mit Papier und Blei-stift und durch Anwendungsbeispiele am Computer unter Verwendung eines geeigneten Software-Paketes(z. B. MATLAB oder SciLab).

Bemerkungen

Die regelmige Teilnahme an den bungen qualifiziert zur Teilnahme an der Klausur.

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1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.12 Digitaltechnik

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

4 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: KlausurPraktikum k.A. 45 20 1,5 SL: TestateSelbststudium 120 4

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Gubaidullin Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Gubaidullin, JunglasZwingende Voraussetzungen: InformatikInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Eng. Software

Engineering im Gesundheitswesen, B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die wichtigsten Zahlendarstellungsformen sowie Zahlen- und Zeichencodes. Siebeherrschen die Grundlagen der booleschen Algebra und sind in der Lage, eine boolesche Funktion in derkonjunktiven und in der disjunktiven Normalform darzustellen. Sie knnen ein Schaltnetz entwerfen undminimieren. Sie kennen Latches, Flipflops, endliche Automaten und Standardschaltwerke und knnen eineinfaches Schaltwerk synthetisieren. Sie kennen die wichtigsten Hardware-Entwurfsebenen und knnen dasOperations- und das Rechenwerk eines Systems auf der Register-Transfer-Entwurfsebene synthetisieren.Ihnen sind unterschiedliche Rechnerstrukturen und Methoden zur Leistungssteigerung wie Pipelining undCache-Speicher bekannt. Sie sind in der Lage, einfache Mikroprozessor- und FPGA-basierte Systeme zuentwickeln und zu programmieren.

Inhalt

Zahlendarstellung und Codes (Einer- und Zweierkomplement, Fest- und Gleitkommazahlen, Codes), boole-sche Algebra (boolesche Ausdrcke und Funktionen, Normalformdarstellungen), Schaltnetze (Schaltungs-synthese, Minimierung, Multiplexer, Addierer, Multiplizierer, Shifter, ALU), Schaltwerke (asynchrone undsynchrone Speicherelemente, endliche Automaten, Schaltwerksynthese), Standardschaltwerke (Register,Zhler, Hauptspeicher, SRAM- und DRAM-Speicher), Register-Transfer-Entwurf (Operationswerksynthe-se, Steuerwerksynthese, Mikroprogrammierung), Mikroprozessortechnik, Programmierung von Mikropro-zessoren in C, Rechnerstrukturen (CISC- und RISC-Prozessoren, Pipelining, Cache-Speicher), Program-mierbare Hardware (PLA, FPGA, ASIC), Programmierung von FPGA in VHDL.

Praktikumsinhalt

Programmieren von Mikrocontrollern und FPGAs: Ansteuerung von LEDs, Siebensegmentanzeigen, Text-und Graphikdisplays, digitale Signalverarbeitung.

Bemerkungen

Begleitend zur Vorlesung werden wchentlich bungsbltter ausgegeben, die im Rahmen des Selbststudi-ums bearbeitet werden mssen. Die erfolgreiche Bearbeitung der bungsbltter qualifiziert zur Teilnahmean der Klausur.

Literatur

D. W. Hoffmann: Grundlagen der Technischen Informatik. Carl Hanser Verlag Mnchen, 2007W. Schiffmann, R. Schmitz: Technische Informatik 1. Grundlagen der digitalen Elektronik. Springer-VerlagBerlin, Heidelberg, 2004

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1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.13 Regelungstechnik

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: KlausurPraktikum k.A. 45 20 1,5 SL: TestateSelbststudium 120 4

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Gubaidullin Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Gubaidullin, JunglasZwingende Voraussetzungen: Mathematik III, ElektrotechnikInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden wissen, wie die Laplace-Transformation in der analogen und die z-Transformation in derdigitalen Regelungstechnik verwendet werden. Sie knnen fr analoge und digitale Systeme die Differential-bzw. Differenzengleichungen aufstellen sowie ihre Gewichts- und bergangsfunktionen, bertragungsfunk-tionen und Frequenzcharakteristika bestimmen. Sie knnen ein zusammengesetztes System mit einemBlockschaltbild darstellen und die Stabilitt des Systems im Zeit- und Frequenzbereich analysieren. Siesind in der Lage, eine analoge und eine digitale Regelung zu entwerfen und das Fhrungs- und Strver-halten der Regelung zu simulieren.

Inhalt

Grundbegriffe der Regelungstechnik, Anforderungen an die Regelung; Laplace-Transformation: Definitionund Anwendungsbereich, Korrespondenzen und Rechenregeln; Beschreibung analoger Systeme: Eingangs-Ausgangs-Beschreibung im Zeit-, Bild- und Frequenzbereich, Grundtypen von bertragungsgliedern, Zu-standsbeschreibung; Blockschaltbilder analoger Systeme: Rechenregeln, Blockschaltbilder technischer Sys-teme; Stabilitt analoger Systeme: numerische und grafische Stabilittskriterien; Analoge Regelungen: P-,I-, PI-, PD-, PID-Regler, Zustandsregler, Entwurfsverfahren; z-Transformation: Definition und Anwen-dungsbereich, Korrespondenzen und Rechenregeln; Beschreibung digitaler Systeme: Differenzengleichun-gen, z-bertragungsfunktionen; Stabilitt digitaler Systeme: Stabilittskriterien, Anwendung der Biline-artransformation; Digitale Regelungen: Standardregler, Kompensationsregler, Zustandsregler, Entwurfs-verfahren.

Praktikumsinhalt

Drehzahlregelung: Analyse und Synthese, analog und digital; Fllstandsregelung: Analyse und Synthese,analog und digital; Regelung einer Modellstrecke: Analyse und Synthese, analog und digital.

Bemerkungen

Begleitend zur Vorlesung werden wchentlich bungsbltter ausgegeben, die im Rahmen des Selbststudi-ums bearbeitet werden mssen. Die erfolgreiche Bearbeitung der bungsbltter qualifiziert zur Teilnahmean der Klausur.

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1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.14 Praktische Studienphase

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

6 Projekt k.A. 450 15 15 SL: AbschlussberichtSumme 450 15 15

Modulbeauftragte(r): Studiengangsleiter Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: alle Dozenten des FachbereichsZwingende Voraussetzungen: mindestens 135 CPInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden knnen ihre im Studium erworbenen Kenntnisse und Fertigkeiten auf Probleme ihresFachgebietes anwenden. Sie sind in der Lage, ihr Wissen problemangepasst zu vertiefen, Problemlsungenzu erarbeiten und sich mit Fachvertretern und Laien ber Methoden, Konzepte, Ideen, Probleme undLsungen in ihrem Fachgebiet austauschen.

Inhalt

Die Studierenden arbeiten unter Anleitung an einem Projekt in ihrem Fachgebiet, vorzugsweise in ei-nem Unternehmen oder einer wissenschaftlich-technischen Institution, bei dem/der sie sich eigenstndigbeworben haben.

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1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.15 BachelorarbeitFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h6 Projekt k.A. 360 15 12 PL: Abschlussarbeit

Summe 360 15 12

Modulbeauftragte(r): Studiengangsleiter Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: alle Dozenten des FachbereichsZwingende Voraussetzungen: Praktische Studienphase erfolgreich abgeschlossenInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden knnen auf der Grundlage ihrer im Studium erworbenen Methodenkompetenz ein in-genieurwissenschaftliches Teilproblem weitestgehend eigenstndig bearbeiten. Sie sind in der Lage (z. B.durch Literaturrecherche) sich den Stand der Technik in dem einschlgigen Fachgebiet eigenstndig zu er-arbeiten. Sie knnen ihren Problemlsungsvorschlag formulieren und iterativ optimieren. Sie haben gelernt,ein eigenes Dokument zu verfassen, das den Qualittsanforderungen an eine wissenschaftliche Abhandlungentspricht (Darstellung von Material und Methoden, ausfhrliches und korrektes Literaturverzeichnis, Dis-kussion der Ergebnisse). Sie verteidigen ihren Lsungsansatz und die damit erreichten Ergebnisse in einerabschlieenden Prsentation (Kolloquium).

Projekt

Die Studierenden arbeiten weitestgehend selbststndig an einem Projekt in ihrem Fachgebiet, vorzugs-weise in einem Unternehmen oder einer wissenschaftlich-technischen Institution, bei dem/der sie sicheigenstndig beworben haben.

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1 Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei Studiengnge

1.16 Bachelorkolloquium

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

6 Vortrag k.A. 90 10 3 PL: VortragSumme 90 10 3

Modulbeauftragte(r): Studiengangsleiter Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: alle Dozenten des FachbereichsZwingende Voraussetzungen: erfolgreich abgeschlossene BachelorarbeitInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Sportme-

dizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden sind in der Lage, vor Publikum und in einem begrenzten zeitlichen Rahmen ihre Aufgabeverstndlich zu formulieren, die Problemlsung nachvollziehbar darzustellen sowie ihr Vorgehen und ihreErgebnisse gegenber Fachvertretern argumentativ zu verteidigen.

Inhalt

Die Studierenden fassen ihre Bachelorarbeit im Rahmen eines 20- bis 30-mintigen Vortrags zusammen undverteidigen ihre Arbeit gegenber den Betreuern und weiteren Zuhrern des Vortrags. Durch den Besuchanderer Bachelorkolloquien im Vorfeld zum eigenen Kolloquium erhalten die Studierenden Anregungenfr den Aufbau und die Prsentation des eigenen Vortrags.

Bemerkungen

Das Bachelorkolloquium schliet das Studium ab. Es kann erst nach Abgabe der Bachelorarbeit durchge-fhrt werden. Zur Vorbereitung sind mindestens fnf Bachelorkolloquien anderer Studierender zu hren.Dies kann auch schon vor Beginn der Bachelorarbeit erfolgen.

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2 Pflichtmodule fr den StudiengangMedizintechnik

2.1 Grundlagen der Medizin

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

1 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: KlausurSelbststudium 90 3

Summe 150 60 5

Modulbeauftragte(r): Junglas Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: TrollZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden beherrschen die fr die Medizin- und Sportmedizintechnik relevanten grundlegendenFachtermini der Anatomie und Physiologie. Sie kennen die wichtigen diagnostischen Verfahren, die in derMedizin und der Sportmedizin zur Anwendung kommen. Sie erkennen das Problemfeld, ein klinischesKrankheitsbild mit Hilfe physiologisch-physikalischer Gren zu quantifizieren und somit den klinischenmit dem technologischen Bereich zusammen zu fhren. Auerdem sind die Studierenden in der Lage, dieMglichkeiten zur Wiederherstellung und Optimierung der menschlichen Leistungsfhigkeit auf physiologi-schem Weg zu verstehen. Sie knnen den Gesundheitswert von sportlichen Belastungen und rehabilitativenManahmen grob beurteilen.

Inhalt

An erster Stelle steht die Vermittlung des Aufbaus von Knochen, Muskeln, Blutgefen und Organen. Aus-gehend von den grundlegenden Zellfunktionen werden dann die Nerv- und Muskelerregung, die Steuer-und Regelmechanismen, die Aufgaben des Blutes, die Aufrechterhaltung des inneren Milieus durch At-mung, Herz-Kreislauf-System etc. ebenso behandelt wie die komplexen Leistungen der Sinnesorgane unddes Gehirns. Abschlieend werden einige hufige Erkrankungen des Bewegungsapparates mit Ursachen,Diagnose und Behandlung thematisiert.

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2 Pflichtmodule fr den Studiengang Medizintechnik

2.2 Bildgebung

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 45 (3 SWS) 45 1,5 PL: Klausur

Praktikum k.A. 60 25 2 SL: TestateSelbststudium 120 4

Summe 225 70 7,5

Modulbeauftragte(r): Carstens-Behrens Sprache: DeutschTurnus: Sommersemester Standort: RACLehrende: Carstens-Behrens, Neeb, HolzZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Physik IIIVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Technomathematik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen bildgebenden Verfahren, die sowohl in der medizinischen Diagnostik als auchin industriellen Bereichen, wie z. B. der Qualittssicherung und Materialprfung eine breite Anwendungfinden. Sie beherrschen die Grundlagen der Ultraschallbildgebung, Rntgen-CT und Magnetresonanz-tomographie. Die Studierenden haben die Verfahren durch praktische Versuche erlebt. Sie knnen dieVersuche und Ergebnisse in Form von Protokollen dokumentieren und sind in der Lage, fr eine gegebeneFragestellung in diesem Problembereich das geeignete Verfahren zu benennen und anzuwenden.

Inhalt

MRT: Magnetisierung des Krpers, Lamorfrequenz, Sichtselektion, Phasen- und Frequenzkodierung, k-Raumformalismus, Rekonstruktionsalgorithmen, Relaxationsmechanismen, Komponenten des Kernspin-tomographen und dessen klinische Anwendungsgebiete.CT: Erzeugung und Wechselwirkung von Rntgenstrahlung, Strahlungsdetektoren, Mathematik der un-gefilterten und gefilterten Rckprojektion, CT Punktbildfunktionen.

Praktikumsinhalt

Ultraschallbildgebung: A-Mode, Bestimmung der Pulslnge, Bandbreite, Mittenfrequenz; B-Mode: Cha-rakterisierungsmerkmale wie Auflsung und Eindringtiefe; Artefakte.MRT: Fouriertransformation: Orts- und k-Raum Darstelllungen verschiedener Objekte, Messungen amKernspintomographen, Besichtigung eines MR Systems.CT: Durchfhrung von Phantommessung, Bestimmung von Bildkennwerten als Funktion der CT- Mess-parameter.

Bemerkungen

Die Klausur erstreckt sich ber den CT- und MR-Teil. Zu den CT- und MR-Versuchen wird nur zugelassen,wer die Klausur erfolgreich bestanden hat.

Literatur

A. Oppelt (Ed.): Publicis Imaging Systems for Medical Diagnostics. Corporate Publishing, Erlangen, 2005.H. Morneburg: Bildgebende Systeme fr die medizinische Diagnostik. Publicis MCD Verlag, 1995.

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2 Pflichtmodule fr den Studiengang Medizintechnik

2.3 Funktionsdiagnostik und Monitoring

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 60 20 2 SL: TestateSelbststudium 105 3,5

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Bongartz Sprache: DeutschTurnus: Sommersemester Standort: RACLehrende: BongartzZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Signalverarbeitung, ElektrotechnikVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden wissen, wie bioelektrischer Signale im Krper entstehen und durchschauen die Vorgngebei deren elektrischer Ableitung. Sie verstehen die Bedeutung und Anwendung dieser Signale fr die medi-zinische Diagnostik. Sie knnen die Zusammenhnge mit den Lehrinhalten der Module Signalverarbeitungund Elektrotechnik nachvollziehen.Die Studierenden kennen die grundlegenden Verfahren EKG, EMG, EEG und EOG. Sie knnen die ver-schiedenen Verfahren anwenden und besitzen die ntigen Grundkenntnisse, um die erhaltenen Daten zuinterpretieren. Sie sind in der Lage, potentielle Fehlerquellen in der Messkette zu identifizieren, und kennendie dabei auftretenden charakteristischen Artefakte. Die Studierenden sind sich der Anforderungen bei derMessung bioelektrischer Signale im klinischen Alltag in Bezug auf Ergonomie, Sicherheit, Zuverlssigkeitbewusst.

Inhalt

Grundprinzipien der bioelektrischen Vorgnge im Krper: Aktionspotentiale, Nervenleitung, Muskelin-nervierung; Gewebeimpedanz; Oberflchen-/ Einstechelektroden; Galvani-Spannung; unipolare/bipolareAbleitung; evozierte Potentiale; Elektromyografie; Elektrokardiografie, Vektor-EKG, Ableitung nach Eint-hoven; Elektroenzephalografie, Klassifizierung von EEG-Wellen; pathologische Verderungen von elektri-schen Biosignalen; Elektrookulografie; Operations- und Instrumentenverstrker; Signalfilterung; Gerte-technik, Gertesicherheit, Gerteergonomie.

Praktikumsinhalt

Aufnahme bioelektrischer Signale, Umgang mit Ableitelektroden, Aufzeichnung von Elektromyogrammenam Unterarm oder Elektrokardiogramme nach Einthoven (Ableitung an den Handgelenken und am Fussge-lenk), Bestimmung der Signalleitungsgeschwindigkeit von Nerven am Unterarm durch evozierte Potentiale,Visualisierung und Auswertung der aufgezeichneten Signale.Es ist geplant, Arbeitspltze mit Komponenten des OpenEEG-Projektes (openeeg.sourceforge.net) aus-zursten, so dass zustzlich ein Einblick in die elektrotechnischen Hardware bei der Biosignalableitunggegeben werden kann.

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2 Pflichtmodule fr den Studiengang Medizintechnik

2.4 RobotikFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 45 20 1,5 SL: TestateSelbststudium 120 4

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Gubaidullin Sprache: DeutschTurnus: Sommersemester Standort: RACLehrende: GubaidullinZwingende Voraussetzungen: Mathematik III, ElektrotechnikInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen mathematische Verfahren zur Beschreibung der Position und Orientierung. Siesind in der Lage, direkte und inverse kinematische und dynamische Modelle eines Roboters zu erstellen undRoboterbewegungen entsprechend zu simulieren. Sie knnen eine komplexe Roboterbewegung im Raumder Gelenkkoordinaten oder im kartesischen Raum planen und die geplanten Trajektorien realisieren. Sieknnen ein System zur Navigation eines medizinischen Instrumentes entwickeln und bedienen. Sie kennenexistierende Systeme und wichtigste Forschungsrichtungen der medizinischen Robotik in unterschiedlichenBereichen der Medizin.

Inhalt

Beschreibung der Position und Orientierung (Vektoren, Winkel, Matrizen, Quaternionen, Eulerwinkel),Kinematik von Robotern (DH-Konvention, Mehrdeutigkeiten, Singularitten, Inverse Kinematik), Positi-on, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines beliebigen Punktes eines Roboters, Dynamik von Robotern(direkte und inverse dynamische Gleichungen und Modelle, Simulation), Planung von Robotertrajektori-en (Standardtrajektorien, stckweise-polynomiale Trajektorien), Robotersteuerung und Programmierungvon Robotern (Konzepte, Algorithmen, Modelle, Sprachen), Navigation von medizinischen Instrumen-ten (Patienten- und Instrumentenmodelle, Registrierung), robotisierte medizinische Behandlungen (in derNeurochirurgie, Orthopdie, MKG-Chirurgie etc.)

Praktikumsinhalt

Beschreibung der Position und Orientierung, Kinematik des Roboters PUMA-560, Steuerung eines MELFA-Roboters, robotisierte medizinische Behandlungen

Bemerkungen

Begleitend zur Vorlesung werden wchentlich bungsbltter ausgegeben, die im Rahmen des Selbststudi-ums bearbeitet werden mssen. Die erfolgreiche Bearbeitung der bungsbltter qualifiziert zur Teilnahmean der Klausur.

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2 Pflichtmodule fr den Studiengang Medizintechnik

2.5 Bildverarbeitung

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 45 30 1,5 SL: TestateSelbststudium 120 4

Summe 225 90 7,5

Modulbeauftragte(r): Neeb Sprache: DeutschTurnus: Wintersemester Standort: RACLehrende: Dellen, NeebZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Mathematik I-IIIVerwendbarkeit: B. Sc. Biomathematik, B. Sc. Medizintechnik, B. Eng. Software Engi-

neering im Gesundheitswesen

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden sind in der Lage, Funktionsweise sowie Vor- und Nachteile grundlegender Algorith-men der Bildverarbeitung zu bewerten sowie diese im konkreten Anwendungskontext einzusetzen. NachAbschluss des Praktikums knnen die Studierenden abstrakte Algorithmen in einer konkreten Program-miersprache implementieren und verfgen ber praktische Kenntnisse im Einsatz der objektorientiertenProgrammiersprache JAVA.

Inhalt

Digitalisierung von Bilddaten, statistische Kenngren zur Charakterisierung und Kontrastverbesserung,Punktoperatoren zur nderung der Darstellungsform eines Bildes, lokale Operatoren fr die Bildfilterung,Diffusionsfilter, morphologische Operatoren, geometrische Transformationen, Bildregistrierung, Hervorhe-bung relevanter Bildinhalte (Segmentierung), Texturanalyse, Bereichssegmentierung, Mustererkennungmit berwachten und nicht-berwachten Lernverfahren.

Praktikumsinhalt

Implementierung von Algorithmen in Java oder MATLAB zu lokalen Filter, Diffusionsfilter, Auffindungvon Zusammenhangskomponenten, morphologischen Operatoren und zur Bildregistrierung.

Literatur

R. Gonzales, R. Woods, Digital Image Processing, Prentice Hall, 1996.Burger, M.J. Burge, Digitale Bildverarbeitung, Eine Einfhrung mit Java und ImageJ, Springer, 2005

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2 Pflichtmodule fr den Studiengang Medizintechnik

2.6 Medizinische GertetechnikFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 45 20 1,5 SL: TestateSelbststudium 120 4

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Holz Sprache: DeutschTurnus: Wintersemester Standort: RACLehrende: Bongartz, LehrbeauftragteZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Eng. Software Engineering im Gesundheitswe-

sen, B. Sc. Technomathematik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden beherrschen die spezifischen Anforderungen an die Konstruktion medizintechnischer Ge-rte, kennen die Sicherheitsaspekte der Gertekonstruktion und das Medizinproduktegesetz. Sie verstehendie Funktionsweise und die Grundlagen der Entwicklung von medizintechnischen Gerten. Sie sind in derLage, medizintechnische Gerte zu prsentieren und zu erklren.

Inhalt

Diagnostische Gerte zur Pulsoximetrie, Blutdruckmessung, Lungenfunktionsmessung; Atemgasdiagnos-tik; therapeutische Gerte: Infusionstechnik, Ansthesie- und Beatmungsgerte, chirurgische Gerte zummechanischen Abtrag, laserbasierte Gerte, Gerte zur HF-Chirurgie; Monitoring von Vitalwerten wh-rend der Intensivbehandlung; Sicherheitsaspekte der Gertekonstruktion; Medizinproduktegesetz.

Praktikumsinhalt

Ausgewhlte Versuche zu den Themen der Vorlesung.

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2 Pflichtmodule fr den Studiengang Medizintechnik

2.7 Laboranalytik

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 60 20 2 SL: TestateSelbststudium 105 3,5

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Slupek Sprache: DeutschTurnus: Wintersemester Standort: RACLehrende: SlupekZwingende Voraussetzungen: Klausur von Physik II und ein PhysikpraktikumInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studenten kennen die grundlegenden Techniken und Arbeitsweisen in einem klinisch-chemischen La-bor, sowie die Ablufe und gesetzlichen Grundlagen der Qualittssicherung und Sicherheit bezglich derin-vitro-Diagnostik. Sie sind zur Arbeit in einem klinisch-chemischen Labor befhigt.

Inhalt

Grundlagen der Chemie, Biochemie und Molekularbiologie. Grundlagen der optischen, elektrochemischenund allgemeinphysikalischen Instrumentellen Analytik. Probenvorbehandlung und Liquid-handling. Funk-tion und Aufbau von Megerten und Mesystemen zur Intrumentellen Analytik. Automatisierung derLaborablufe. Gesetzliche Grundlagen der Qualittssicherung im Labor und in der in-vitro-Diagnostik.

Praktikumsinhalt

Ausgewhlte Versuche mit typischen Laborgerten, z. B. : Pipetten, Analysenwaage, Zentrifuge, PCR-Cycler, Photometer, Spektrometer, Analysenautomat, ISE-Analyzer, Refraktometer.

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3 Pflichtmodule fr den Studiengang Optik undLasertechnik

3.1 Grundlagen der Optik und Lasertechnik

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

1 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: KlausurSelbststudium 90 3

Summe 150 60 5

Modulbeauftragte(r): Ankerhold Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: Ankerhold, Hahn, Kohl-Bareis, Kohns, WilheinZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Optik und Lasertechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen erste Grundlagen der Optik und der damit eng verknpften Laserphysik. Siebesitzen einen breiten berblick ber die Funktionsweise, die Anwendung und die verschiedenen natur-wissenschaftlichen und technischen Anwendungsfelder der Optik und des Lasers. Sie kennen die gltigenLasersicherheitsvorschriften kennen und knnen das Gefahrenpotential verschiedener Lasertypen richtigeinschtzen.

Inhalt

Einfhrung in wichtige industrielle Anwendungen der Optik und der Lasertechnik, Eigenschaften vonLicht, Wellen- und Photonenbild, Atomare und molekulare bergnge, Absorption, Emission, Dispersi-on, Polarisation, Reflexion, Interferenz, Kohrenz, Ausgewhlte Lasertypen wie Gaslaser, Festkrperlaser,Farbstofflaser, Metalldampflaser, Halbleiterlaser, Klassifizierungen von Lasern und Anwendungsbereichewichtiger Lasertypen, Lasersicherheit.

Bemerkungen

Dieses Modul soll den Studierenden die Mglichkeit geben, ihre fachliche Entscheidung sehr frhzeitigzu berprfen. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, weil die Optik und die Lasertechnik in schulischenLehrplnen praktisch keine Rolle spielen.

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3 Pflichtmodule fr den Studiengang Optik und Lasertechnik

3.2 LasermesstechnikFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 30 (2 SWS) 30 1 PL: Klausur

Praktikum k.A. 120 30 4 PL: ProtokolleSelbststudium 75 2,5

Summe 225 60 7,5

Modulbeauftragte(r): Wilhein Sprache: DeutschTurnus: Sommersemester Standort: RACLehrende: WilheinZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Physik III, OptikVerwendbarkeit: B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Technomathematik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden beherrschen die wesentlichen Methoden der Lasermesstechnik in Theorie und Praxis. Siewissen, wie Interferometer funktionieren, knnen sie klassifizieren, zu messtechnischen Zwecken aufbauenund Interferenzmuster analysieren. Sie sind in der Lage, die Techniken der holographischen Interferome-trie zu Schwingungs- und Verformungsmessungen einzusetzen und sind mit der Vielstrahlinterferenz alsMittel zur Analyse von Lasermoden vertraut. Die Studierenden kennen die Wirkungsweise thermischerund photoelektrischer Detektoren und knnen sie sachgerecht beschalten und anwenden. Sie beherrschendie Instrumente und Verfahren zur Charakterisierung von Lasern und knnen eigenstndig optische Auf-bauten zur Umsetzung lasermesstechnischer Methoden erstellen. Die Teamfhigkeit der Studierenden wirddurch das intensive Arbeiten in Kleingruppen im Praktikum gestrkt.

Inhalt

Triangulation, Zweistrahlinterferometrie, Michelson- und Mach-Zehnder-Interferometer, Lngen- und Wel-lenfrontmessungen, Brechungsindex von Gasen, Laser-Doppler-Anemometrie (LDA), Vielstrahlinterfe-rometrie, Fabry-Perot-Interferometer, Hchstauflsende Spektroskopie, Tolansky-Interferometer, Interfe-renzfilter, holographische Interferoemtrie: Time-Average-, Realtime-, Doppelbelichtungsholographie, Elek-tronische Speckle-Interferometrie (ESPI), Messung von Lasereigenschaften, thermische Detektoren, photo-elektrische Detektoren (Photomultiplier, Microchannelplates), Halbleiterdetektoren, Photodioden, CCDs.

Praktikumsinhalt

Versuche zu Michelson-Interferometer, Detektoren (Photodioden), Gyroskop, Fabry-Perot-Interferometer,Holographie, HeNe-Laser, LDA.

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3 Pflichtmodule fr den Studiengang Optik und Lasertechnik

3.3 Lasermaterialbearbeitung

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 60 30 2 PL: ProtokolleSelbststudium 105 3,5

Summe 225 90 7,5

Modulbeauftragte(r): Kohns Sprache: DeutschTurnus: Sommersemester Standort: RACLehrende: KohnsZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Grundlagen der Optik und LasertechnikVerwendbarkeit: B. Sc. Optik und Lasertechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden beherrschen die Grundlagen der wichtigsten Anwendungen des Lasers in der Material-bearbeitung. Sie kennen die wichtigsten Laser, die in der Materialbearbeitung verwendet werden, und sindin der Lage, wichtige Kenngren wie bentigte Leistung und Strahlqualitt zu berechnen. Sie knnenauerdem die Grenzen des Lasereinsatzes in der Materialbearbeitung einschtzen.

Inhalt

Kenndaten von Hochleistungslasern (Strahlparameterprodukt, Wirkungsgrad, Leistung), KonstruktiveBesonderheiten von Hochleistungslasern, Integration von Hochleistungslasern in Bearbeitungsanlagen,Arbeitssicherheit, Laserbearbeitungsverfahren: Fgen (Schweien, Lten), Laserbearbeitungsverfahren:Trennen (Schneiden), Laserbearbeitungsverfahren: Oberflchenbearbeitung (Hrten, Auftragsbeschich-ten), Laserbearbeitungsverfahren: Generieren (Rapid Prototyping), Laserbearbeitung mit Excimer- undUltrakurzpulslasern.

Praktikumsinhalt

Laserstrahlschweien, Schweien von Kunststoffen mit Licht, Beschriften und Gravieren mit Lasern,Schneiden mit Lasern.

Bemerkungen

Das Praktikum wird nach Mglichkeit jedes Semester angeboten.

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3 Pflichtmodule fr den Studiengang Optik und Lasertechnik

3.4 Laserphysik und Lichtwellenleitertechnik

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur oder

mndliche PrfungPraktikum k.A. 60 20 2 SL: ProtokolleSelbststudium 105 3,5

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Ankerhold Sprache: DeutschTurnus: Sommersemester Standort: RACLehrende: Ankerhold, HahnZwingende Voraussetzungen: Mathematik I, II, Physik IIIInhaltliche Voraussetzungen: Mathematik III, Physik IVerwendbarkeit: B. Sc. Optik und Lasertechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden knnen einen Laser anhand von Vorgaben konzipieren und seine charakteristischen op-tischen Eigenschaften mathematisch formulieren. Sie sind in der Lage, die mit dem naturwissenschaftlich-technischen oder industriellen Einsatz eines Lasers verknpften Problemstellungen sicher zu erkennen underste Lsungsmglichkeiten aufzuzeigen. Sie kennen die verschiedenen Einsatzmglichkeiten des Lasersund besitzen einen breit gefcherten berblick fr ihre berufliche Orientierung. Die Studierenden kennendie physikalischen Zusammenhnge bei der fasergebundenen Lichtbertragung und deren Auswirkungen.Darber besitzen sie Kenntnisse ber die genormten bertragungskabel sowie die zugehrige Mess- undVerbindungstechnik. Die Studierenden verstehen es, Versuche vorzubereiten, durchzufhren und die Er-gebnisse in einem Protokoll schriftlich auszuarbeiten. Sie sind in der Lage, sich eigenstndig theoretischeHintergrnde zu erarbeiten. Sie beherrschen typische Laborgerten der Optik und Lasertechnik und be-sitzen ein experimentelles Geschick. Die Teamfhigkeit wird gestrkt.

Inhalt

Laserphysik: Elektromagnetische Strahlung: EM-Spektrum, physikalisch-mathematische Beschreibung imWellenbild und im Teilchenbild, Polarisation, Polarisation bei Reflexion. Wechselwirkung von Licht mitMaterie: Grundzustand und angeregte Zustnde, Bohrsches Atommodell, Linienspektrum von Wasser-stoff, 2-Niveausysteme, induzierte Absorption, induzierte und spontane Emission, nichtstrahlender Zer-fall, Kleinsignalverstrkung, Bilanz- oder Ratengleichungen von Besetzungsdichten und Photonen, Einflussder spontanen Emission auf den optischen Verstrkungsprozess, Mglichkeiten zur Erzeugung von Beset-zungsinversion. Funktionsweise/Aufbau von Lasern, Erzeugung von Laserlicht: optischer Pumpprozess,Beschreibung des dynamischen Laserzyklus, 3- und 4-Niveau-Laser, Bedingung fr die Laserschwelle undstationrer Betrieb, passiver optischer Resonator, longitudinale Resonatormoden im Wellenlngen- undim Frequenzbild, Mglichkeiten der longitudinalen Modenselektion, stabile und instabile Laserresonato-ren, transversale Lasermoden, transversale Gausche Grundmode, Fernfeldnherung, Fernfelddivergenz,Rayleigh-Lnge, Beugungsma des Strahlprofils. Aufbau und Funktionsweise ausgewhlter Lasertypen undihre Anwendungen: bersicht zur Klassifizierung verschiedener Lasertypen, verschiedene Gaslaser mit neu-tralen Atomen, Gteschaltung oder Riesenimpulsbetrieb, Relaxationsoszillationen, Ionenlaser, Excimer-Laser, Festkrper-Laser, Halbleiter-Laser, Faser-Laser, Laserdioden, Diode-Pumped-Solid-State Laser.LWL: Einfhrung: erster berblick, Vor- und Nachteile von Lichtleitfasern, Aufbau und Herstellung vonLichtleitfasern, physikalische Grundlagen: Strahlenoptische Behandlung, Bandbreitenbegrenzung: Moden-dispersion und Materialdispersion, Unzulnglichkeiten der strahlenoptischen Beschreibung bei der Moden-propagation, Fasertypen : Stufenindexfaser, Gradientenindexfaser, Einmoden-Stufenindex-Faser, Verlustein Lichtleitfasern und spektrale Dmpfung, Messtechnik mit optischer Zeitbereichsreflektometrie, Faser-optische Sensoren, Verbindungstechnik.

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3 Pflichtmodule fr den Studiengang Optik und Lasertechnik

Praktikumsinhalt

Fnf Versuche aus der Optik und Lasertechnik

Bemerkungen

Das Praktikum wird nach Mglichkeit jedes Semester angeboten.

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3 Pflichtmodule fr den Studiengang Optik und Lasertechnik

3.5 Optikrechnen

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

bung k.A. 30 (2 SWS) 30 1Selbststudium 135 4,5

Summe 225 90 7,5

Modulbeauftragte(r): Kohns Sprache: DeutschTurnus: Wintersemester Standort: RACLehrende: KohnsZwingende Voraussetzungen: Physik IIIInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Optik und Lasertechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studenten sind in der Lage, einfache optische Systeme mittels eines kommerziellen Optikdesignpro-gramms zu bewerten und zu optimieren. Sie kennen die Grenzen der Simulation optischer Systeme im PC.Die Studierenden knnen verschiedene Bewertungsfunktionen auf der Grundlage von Abbildungsfehlernund Fleckgren anwenden.

Inhalt

Dieses Modul besteht aus einem praktischen Teil am PC sowie einer begleitenden Vorlesung, in der denStudenten der Umgang mit dem Simulationswerkzeug vermittelt wird.Inhaltsbersicht: Mglichkeiten und Grenzen der paraxialen Bewertung optischer Systeme, Vergleich kom-merzieller Optikrechenprogrogramme, Einfhrung in das verwendete Programm, Eingabe einfacher opti-scher Systeme (Lochkamera, Abbildung mit einer Linse), Ziehen realer Strahlen, Bewertung der Abbil-dungsqualitt optischer Systeme mittels Abbildungsfehlern und Spotdiagrammen, Optimierung einfacheroptischer Systeme (Achromat, Objektiv fr eine Webcam), Asphren, Eingabe und Optimierung nicht-rotationssysmmetrischer Systeme, Optimierung eines Spektrometers, Bercksichtigung der Beugung, Zie-hen Gauscher Strahlen, Sonderoptiken (z. B. Fresnellinsen, f-theta-Optiken).

Bemerkungen

Die bungen werden nach Mglichkeit jedes Semester angeboten.

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3 Pflichtmodule fr den Studiengang Optik und Lasertechnik

3.6 Optik

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 60 20 2 SL: TestateSelbststudium 105 3,5

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Wilhein Sprache: DeutschTurnus: Wintersemester Standort: RACLehrende: WilheinZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Physik IIIVerwendbarkeit: B. Sc. Optik und Lasertechnik, B. Sc. Technomathematik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen Definitionen und Bedeutung des Kohrenzbegriffes. Sie knnen den verschiede-nen Lasertypen Eigenschaften wie Wellenlngen, Leistungsklassen, Pulsdauern und Anwendungsgebietezuordnen. Die Studierenden beherrschen die Theorie zur Reflexion an Metallen und Dielektrika, knnenden Einfluss der Polarisation auf optische Effekte berechnen und wissen, wie Ent- und Verspiegelungenaufgebaut sind. Sie sind in der Lage, Strahlengnge fr komplexe optische Systeme zu analysieren und ken-nen die auftretenden Abbildungsfehler. Die Studierenden wissen, wie man Beugungsphnomene berechnetund knnen den Einfluss der Beugung auf das Auflsungsvermgen optische Instrumente bestimmen. Siehaben im Praktikum den Umgang mit Diodenlasern erlernt und wissen, wie Laser sicher im tglichenGebrauch Scannerkasse, CD-Spieler einzusetzen sind. Sie beherrschen den praktischen Umgang mitoptischen Komponenten und Messgerten.

Inhalt

Zeitliche Kohrenz, rumliche Kohrenz, Eigenschaften von Lasern, Gauscher Strahl, Polarisation, Refle-xion an Dielektrika, Reflexion an Metallen, komplexer Brechungsindex, Entspiegelung, Multilayerspiegel,Fraunhofer-Beugung, Einfhrung in Fourier-Optik, Beugungsgitter, Newtonsche Abbildungsgleichung,Bildkonstruktion mit 2 Hauptebenen, Teleobjektiv, Linsenformen, Abbildungsfehler.

Praktikumsinhalt

Versuche zu Diodenlaser, Barcode-Reader, CD-Spieler, Lichtwellenleiter.

Bemerkungen

Studierenden mit Studienbeginn im Wintersemester wird empfohlen, bereits im dritten Fachsemester dieVorlesung zu diesem Modul zu besuchen.

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3 Pflichtmodule fr den Studiengang Optik und Lasertechnik

3.7 Optische Analytik und Spektroskopie

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 30 (2 SWS) 30 1 PL: Klausur

Praktikum k.A. 90 30 3 SL: TestateSelbststudium 105 3,5

Summe 225 60 7,5

Modulbeauftragte(r): Kohl-Bareis Sprache: DeutschTurnus: Wintersemester Standort: RACLehrende: Kohl-Bareis, Ankerhold, HahnZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Physik IIIVerwendbarkeit: B. Sc. Optik und Lasertechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die wichtigsten Methoden der optischen Analytik und die zur Realisation not-wendigen Komponenten und Gerte. Sie knnen die Eigenschaften von Strahlquellen wie spektrale Breite,Kohrenz, Strahlqualitt, Polarisation und Pulslnge benennen und wissen, welche Gerte zur Analysedieser Parameter verwendet werden. Die Studierenden sind in der Lage, die Entstehung von optischenSpektren in Atomen und Moleklen prinzipiell zu beschreiben. Sie knnen Methoden wie Absorptions-,Fluoreszenz- und Ramanspektroskopie beschreiben und in der praktischen Laborarbeit eigenstndig inVersuchsaufbauten umsetzen. Die Studierenden wissen, wie gemessene Daten mit entsprechender Soft-ware (z. B. Matlab) ausgewertet werden knnen. Die Teamfhigkeit wird durch die Gemeinschaftsarbeitgestrkt.

Inhalt

Optische Strahlquellen und ihre Eigenschaften und Verwendung; Aufbau und Spezifikation von Spek-trometern: Prismen-, Gitter-, Fouriertransformspektrometer; zeitaufgelste Methoden (Time-CorrelatedSingle Photon Counting; Frequency-Domain Spektroskopie). Entstehung von atomaren und molekularenoptischen Spektren. Klassische Methoden wie Absorptions-, Fluoreszenz- und Raman-Spektroskopie sowieLaser-Doppler-Spektroskopie und Speckle-Interferometrie. Linienbreiten von Spektrallinien und Redukti-onsmethoden. Laser-Streuverfahren.

Praktikumsinhalt

Eigenstndige Gruppenarbeiten mit Themen: Aufbau eines Gitterspektrometers zur Analyse von Fluores-zenz; Fouriertransformspektroskopie; optische CO2-Analyse; zeitaufgelste Spektroskopie mit ps-Auflsung;Raman-Spektroskopie. In Beispielen von klassischen Versuchsaufbauten wie z. B. fr die Absorptions-,Fluoreszenz- und Raman Spektroskopie wird die Verwendung und das Zusammenspiel dieser Kompo-nenten sowohl in der Vorlesung als auch in der praktischen Laborarbeit verdeutlicht.

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4 Pflichtmodule fr den StudiengangSportmedizinische Technik

4.1 Grundlagen der Medizin

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h

1 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: KlausurSelbststudium 90 3

Summe 150 60 5

Modulbeauftragte(r): Junglas Sprache: DeutschTurnus: jedes Semester Standort: RACLehrende: TrollZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden beherrschen die fr die Medizin- und Sportmedizintechnik relevanten grundlegendenFachtermini der Anatomie und Physiologie. Sie kennen die wichtigen diagnostischen Verfahren, die in derMedizin und der Sportmedizin zur Anwendung kommen. Sie erkennen das Problemfeld, ein klinischesKrankheitsbild mit Hilfe physiologisch-physikalischer Gren zu quantifizieren und somit den klinischenmit dem technologischen Bereich zusammen zu fhren. Auerdem sind die Studierenden in der Lage, dieMglichkeiten zur Wiederherstellung und Optimierung der menschlichen Leistungsfhigkeit auf physiologi-schem Weg zu verstehen. Sie knnen den Gesundheitswert von sportlichen Belastungen und rehabilitativenManahmen grob beurteilen.

Inhalt

An erster Stelle steht die Vermittlung des Aufbaus von Knochen, Muskeln, Blutgefen und Organen. Aus-gehend von den grundlegenden Zellfunktionen werden dann die Nerv- und Muskelerregung, die Steuer-und Regelmechanismen, die Aufgaben des Blutes, die Aufrechterhaltung des inneren Milieus durch At-mung, Herz-Kreislauf-System etc. ebenso behandelt wie die komplexen Leistungen der Sinnesorgane unddes Gehirns. Abschlieend werden einige hufige Erkrankungen des Bewegungsapparates mit Ursachen,Diagnose und Behandlung thematisiert.

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4 Pflichtmodule fr den Studiengang Sportmedizinische Technik

4.2 RobotikFach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschluss

semester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 45 20 1,5 SL: TestateSelbststudium 120 4

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Gubaidullin Sprache: DeutschTurnus: Sommersemester Standort: RACLehrende: GubaidullinZwingende Voraussetzungen: Mathematik III, ElektrotechnikInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Medizintechnik, B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen mathematische Verfahren zur Beschreibung der Position und Orientierung. Siesind in der Lage, direkte und inverse kinematische und dynamische Modelle eines Roboters zu erstellen undRoboterbewegungen entsprechend zu simulieren. Sie knnen eine komplexe Roboterbewegung im Raumder Gelenkkoordinaten oder im kartesischen Raum planen und die geplanten Trajektorien realisieren. Sieknnen ein System zur Navigation eines medizinischen Instrumentes entwickeln und bedienen. Sie kennenexistierende Systeme und wichtigste Forschungsrichtungen der medizinischen Robotik in unterschiedlichenBereichen der Medizin.

Inhalt

Beschreibung der Position und Orientierung (Vektoren, Winkel, Matrizen, Quaternionen, Eulerwinkel),Kinematik von Robotern (DH-Konvention, Mehrdeutigkeiten, Singularitten, Inverse Kinematik), Positi-on, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines beliebigen Punktes eines Roboters, Dynamik von Robotern(direkte und inverse dynamische Gleichungen und Modelle, Simulation), Planung von Robotertrajektori-en (Standardtrajektorien, stckweise-polynomiale Trajektorien), Robotersteuerung und Programmierungvon Robotern (Konzepte, Algorithmen, Modelle, Sprachen), Navigation von medizinischen Instrumen-ten (Patienten- und Instrumentenmodelle, Registrierung), robotisierte medizinische Behandlungen (in derNeurochirurgie, Orthopdie, MKG-Chirurgie etc.)

Praktikumsinhalt

Beschreibung der Position und Orientierung, Kinematik des Roboters PUMA-560, Steuerung eines MELFA-Roboters, robotisierte medizinische Behandlungen

Bemerkungen

Begleitend zur Vorlesung werden wchentlich bungsbltter ausgegeben, die im Rahmen des Selbststudi-ums bearbeitet werden mssen. Die erfolgreiche Bearbeitung der bungsbltter qualifiziert zur Teilnahmean der Klausur.

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4 Pflichtmodule fr den Studiengang Sportmedizinische Technik

4.3 Angewandte Sportmedizinische Messtechnik

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 30 (2 SWS) 30 1 PL: Klausur

bung k.A. 30 (2 SWS) 30 1Praktikum k.A. 30 15 1 SL: TestateSelbststudium 135 4,5

Summe 225 75 7,5

Modulbeauftragte(r): Hartmann Sprache: DeutschTurnus: Sommersemester Standort: RACLehrende: Hartmann, Kohl-Bareis, Holz, BongartzZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden lernen in diesem Modul die wichtigsten Messverfahren der Sportmedizinischen Technikkennen. Am Ende des Moduls kennen sie die zugrundeliegenden Messprinzipen und knnen die Messtechnikanwendungsspezifisch einsetzen. Die Auswertung und Visualisierung der erhobenen Messdaten ergnzendiesen Themenblock. Dadurch werden die Studierenden in die Lage versetzt, eigenstndig sportmedizinischund biomechanisch relevante Daten zu erheben und aufzubereiten. Darber hinaus sollen die Studierendenfr die wissenschaftliche Methodik im Bereich Sportmedizin und Sportwissenschaft sensibilisiert werden.Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls wissen sie prinzipiell, wie wissenschaftliche Studien konzi-piert und ausgewertet werden. Zudem werden sie in die Lage versetzt, eigene Studienergebnisse kritischzu wrdigen.

Inhalt

Vorlesung: Einfhrung in die Biomechanik und die Sportmedizinische Technik, Krfte messen: TechnischeAspekte und Anwendungen, Druck messen: Theorie und Praxis, Beschleunigung messen und interpre-tieren, Bewegungsanalyse I: videobasiert mit Markertracking und markerloses Tracken (Kinect), Bewe-gungsanalyse II: mit Inertialsensorik, Grundlagen der Elektromyographie und Anwendungen, Grundlagender wissenschaftichen Methodik, Einfhrung in die Statistik fr Sport und Medizin, Hypothesen bilden,einfache Signifikanztests.bung: Kraft Zeit Kurven integrieren, Daten aus der KMP mit Labview auslesen, Daten aus der Druck-messplatte auslesen und analysieren, Objekte tracken mit spezieller Software, Marker tracken mit Matlab,Markertrajektorien interpolieren, bedingte Wahrscheinlichkeiten verstehen, einseitige und zweiseitige Testsmit Matlab durchfhren.

Praktikumsinhalt

Kraftmessplatte: Balance, Sprunghhe, Druckmessplatte, Abrollvorgnge mit Matlab auswerten, Pedoba-rographie und Laufbandanalyse, Vergleich: videobasiertes Markertracking und markerloses Tracking mitMS Kinect, Bewegungsanalyse mit Inertialsensoren: Vorteile und Nachteile, Muskelaktivitt beim Balan-cieren messen (EMG).

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4 Pflichtmodule fr den Studiengang Sportmedizinische Technik

4.4 Ergonomie und Prvention

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 60 15 2 SL: TestateVortrag k.A. 30 1 1 SL: VortragSelbststudium 75 2,5

Summe 225 76 7,5

Modulbeauftragte(r): Oberlnder Sprache: DeutschTurnus: Sommersemester Standort: RACLehrende: OberlnderZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden sind in der Lage, Verletzungsmechanismen bei Unfllen im Straenverkehr, am Arbeits-platz und beim Sport zu verstehen, und knnen somit Verletzungsrisiken einschtzen. So verstehen es,entsprechende technische Manahmen zu konzipieren und umzusetzen. Sie beherrschen die Grundlagender menschlichen Physiologie, der Ergonomie und knnen Arbeitspltze nach deren Kriterien optimierenbzw. bewerten.

Inhalt

Methoden der Unfallforschung, z. B. Modelle, Crash Test Dummies; mathematisch-physikalische Berech-nung von Verletzungskriterien; Techniken zur Unfallvermeidung, z. B. aktive und passive Sicherheit imAuto, Ergonomie am Arbeitsplatz; Ganganalyse und Sturzprophylaxe, Sensoren zur Messung physiologi-scher Signale, Konzepte des Telemonitoring/Telemedizin.

Praktikumsinhalt

Bewegungs- und Ganganalyse.

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4 Pflichtmodule fr den Studiengang Sportmedizinische Technik

4.5 Leistungsdiagnostik

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 30 (2 SWS) 30 1 PL: Klausur

Praktikum k.A. 120 30 4 SL: TestateSelbststudium 75 2,5

Summe 225 60 7,5

Modulbeauftragte(r): Kohl-Bareis Sprache: DeutschTurnus: Wintersemester Standort: RACLehrende: Kohl-Bareis, OberlnderZwingende Voraussetzungen: Grundlagen der MedizinInhaltliche Voraussetzungen: keineVerwendbarkeit: B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen die physiologischen Grundlagen der Leistungsdiagnostik im Sport. Sie knnendie Messtechnik der Methoden beschreiben und sowohl invasive als auch nicht-invasive Verfahren in ihrerVerlsslichkeit abschtzen. Die Studierenden sind in der Lage, eine Leistungsdiagnostik unter Laborbedin-gungen whrend des Laufens und des Radfahrens umzusetzen und statistisch auszuwerten. AusgewhlteMessverfahren knnen sie aus einzelnen Komponenten aufbauen.

Inhalt

Physiologie des Herz-Kreislaufsystems, Grundlagen der Trainingssteuerung bei der Prvention und Trai-ningstherapie; Leistung im Alter; Einfluss von Trainingsbedingungen (Temperatur, Hhenbedingungenetc.); technische Grundlagen der Methoden zur physiologischen Leistungsdiagnostik wie Blutdruck- undHerzfrequenzmessung, Echokardiographie, Laktatdiagnostik, Spiroergometrie, optische Verfahren; Anwen-dung der Methoden und Limitierungen; technische Umsetzung der Methoden.

Praktikumsinhalt

Anwendung der Leistungsdiagnostik unter Laborbedingungen mit Spiroergometrie und optischen Verfah-ren beim Laufen und Radfahren sowie statistische Auswertung. Aufbau von einfachen Messsystemen mitMesssensor, Datenerfassungskarte und Softwareprogrammierung.

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4 Pflichtmodule fr den Studiengang Sportmedizinische Technik

4.6 Mathematische Methoden im Sport

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 30 (2 SWS) 30 1 PL: Klausur

bung k.A. 60 (4 SWS) 60 2Selbststudium 135 4,5

Summe 225 90 7,5

Modulbeauftragte(r): Hartmann Sprache: DeutschTurnus: Wintersemester Standort: RACLehrende: HartmannZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Mathematik I-IIIVerwendbarkeit: B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden beherrschen nach Abschluss des Moduls eine Auswahl mathematischer Verfahren, diefr die Sportwissenschaft und die sportmedizinische Technik hohe Relevanz besitzen. Die Studierendenhaben einen tiefen Einblick in die Grundlagen des mathematischen Modellierens und Simulierens auf demComputer erhalten. Insbesondere knnen sie bei der Modellierung relevante Aspekte von nicht relevantenunterscheiden. Die Studierenden sind in der Lage, computergesttzte Auswertungs- und Modellierungs-routinen effizient einzusetzen. Sie haben sich die Denkweise, die der empirischen Forschung zugrunde liegt,zu eigen gemacht und kennen einige der wichtigen statistischen Verfahren zur Auswertung von Proban-denstudien.

Inhalt

Dieses Modul umfasst zwei spezielle Aspekte aus Teilgebieten der Mathematik. Zum einen wird der zuneh-mend wichtigen Rolle der Computer-Modellierung in der Biomechanik und im Sport Rechnung getragen.Ausgehend von einfachen Link-Segment-Modellen (mit inverser Dynamik) ber Masse-Dmpfer-Systemeund Starrkrpermodelle bis hin zu Finite-Elemente-Modellen (FEM) werden die grundlegenden mathema-tischen Modellierungstechniken behandelt. Die Einfhrung in die FEM wird auch dazu genutzt, Erfahrun-gen im Umgang mit einem CAD Softwarepaket (SolidWorks) zu sammeln. Zum anderen werden vertiefendzu den Inhalten des Moduls Angewandte Sportmedizinische Technik weitere statistische Methoden (z. B.t-Test, ANOVA) gelehrt, die fr die Auswertung (sport)wissenschaftlicher Studien unerlsslich sind. Dieswird mithilfe praktischer Beispiele und geeigneter bungen am Computer vertieft.bung: Link-Segment-Modelle, Gelenkreaktionskrfte, inverse Dynamik, Krfte und Momente in den Ge-lenken, Lsen von gewhnlichen Differentialgleichungen (Beispiel Bungee Jumper mit Matlab), Feder-Masse-Dmpfer: einfache Systeme als Krpermodelle (Simulation mit VPython), das Doppelpendel alsModell fr das schwingende Bein (Simulation mit VPython), das invertierte Pendel (Balance), gekoppel-te Differentialgleichungen (Physik des Fahrrads mit Matlab), (optional: Die Brachistochrone als Modellfr Skischanzen und Halfpipes), Interpolationsmethoden (z. B. Splines mit Matlab), ADINA: einfacheFinite-Elemente Analysen, SolidWorks: CAD und FEM, statistische Tests mit Matlab (chi-quadrat, t-Test, ANOVA, ...).

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4 Pflichtmodule fr den Studiengang Sportmedizinische Technik

4.7 Sportgerte und Materialien

Fach- Lernformen Krzel Gr.- Aufwand/h Kont.- LP Abschlusssemester gre zeit/h4 oder 5 Vorlesung k.A. 60 (4 SWS) 60 2 PL: Klausur

Praktikum k.A. 60 20 2 SL: TestateSelbststudium 105 3,5

Summe 225 80 7,5

Modulbeauftragte(r): Hahn Sprache: DeutschTurnus: Wintersemester Standort: RACLehrende: Hahn, OberlnderZwingende Voraussetzungen: keineInhaltliche Voraussetzungen: Physik I und IIVerwendbarkeit: B. Sc. Sportmedizinische Technik

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die Studierenden kennen Materialeigenschaften und ihre Charakterisierung. Sie verstehen die spezifischeVerwendung moderner Materialien fr die Entwicklung von Sportgerten. Sie knnen die Auswirkungentechnischer Entscheidungen abstrahieren und sind in der Lage, Gefhrdungen zu erkennen und zu vermei-den.

Inhalt

Grundlagen der Werkstoffe: Aufbau von Festkrpern, Phasendiagramme, Eigenschaften von Festkrpern;Materialprfverfahren; Materialien und ihre Anwendung: Metalle, Keramiken, Kunststoffe, Biomaterialien,Verbundmaterialien, Mikro- und Nanostrukturen, Ausstattung von Sportsttten, Funktionsbekleidung;Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren; Entwicklung und Optimierung von Sportgerten: spezifischeAnforderungen, Strmungseigenschaften, Ergonomie, Sicherheit.

Praktikumsinhalt

Elektronenmikroskopie, Materialprfung, CAD-Konstruktion, FEM-Simulation.

Bemerkungen

Der Praktikumsversuch zur Materialprfung findet ggf. im Rahmen einer Exkursion am Fachbereich IW,Maschinenbau, statt.

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Gemeinsame Pflichtmodule fr alle drei StudiengngeblackMathematik IblackMathematik IIblackMathematik IIIblackPhysik IblackPhysik IIblackPhysik IIIblackInformatikblackWirtschaft und SprachenblackElektrotechnikblackMess- und SensortechnikblackSignalverarbeitungblackDigitaltechnikblackRegelungstechnikblackPraktische StudienphaseblackBachelorarbeitblackBachelorkolloquium

Pflichtmodule fr den Studiengang MedizintechnikblackGrundlagen der MedizinblackBildgebungblackFunktionsdiagnostik und MonitoringblackRobotikblackBildverarbeitungblackMedizinische GertetechnikblackLaboranalytik

Pflichtmodule fr den Studiengang Optik und LasertechnikblackGrundlagen der Optik und LasertechnikblackLasermesstechnikblackLasermaterialbearbeitungblackLaserphysik und LichtwellenleitertechnikblackOptikrechnenblackOptikblackOptische Analytik und Spektroskopie

Pflichtmodule fr den Studiengang Sportmedizinische TechnikblackGrundlagen der MedizinblackRobotikblackAngewandte Sportmedizinische MesstechnikblackErgonomie und PrventionblackLeistungsdiagnostikblackMathematische Methoden im SportblackSportgerte und Materialien