Ingenieurmathematik 1

Lernziele

• Vermittlung von sicheren Kenntnissen in praxisorientierten mathematischen Denkweisen und Methoden
• Fähigkeit, diese mathematischen Begriffe, Gesetze, Denkweisen und Methoden auf Anwendungsprobleme der Mechatronik / Feinwerktechnik anzuwenden

Inhalte

• Komplexe Zahlen und deren Anwendungen: Die vier Grundrechenarten im Komplexen, Eigenschaften komplexer Zahlen, Darstellungsformen komplexer Zahlen, geometrische Interpretation von Rechenoperationen im Komplexen, Satz von Moivre, Lösungen einfacher algebraischer Gleichungen,Fundamentalsatz der Algebra, Darstellung von Schwingungen durch komplexe Zeiger, Superposition von Schwingungen, das Ohmsche Gesetz der Wechselstromtechnik, Sinus- und Cosinusfunktion im Komplexen
• Zahlenfolgen: Diskrete Funktion, konvergente und divergente Zahlenfolgen
• Zahlen- und Funktionenreihen: Konvergente und divergente Zahlenreihen, Aussagen über konvergente Zahlenreihen, Konvergenzkriterien (Majorantenkriterium, Leibniz-Kriterium), Potenzreihen und deren Konvergenz, Konvergenzradius (Quotientenformel, Wurzelformel), Eigenschaften von Potenzreihen, Approximation von Funktionen durch algebraische Polynome, Taylor-Polynome, Satz von Taylor,Restglied von Lagrange, Taylor-Reihen
• Differentialrechnung von Funktionen mehrerer Variablen: Grundbegriffe (Definitions- und Wertebereich, graphische Darstellung von Funktionen zweier unabhängiger Variabler), partielle Ableitungen erster und höherer Ordnung, totales Differential, Tangentialebene, lineare Approximation von Funktionen mehrerer Variabler, Fehlerrechnung (speziell für das physikalische Praktikum), Ausgleichsgerade,Bestimmung von Maxima und Minima einer Funktion zweier Variabler
• Integralrechnung einer reellen Variablen: Grundbegriffe, Riemannsche Summe, bestimmtes Integral, einfache Grundformeln bestimmter Integrale, Integralfunktion, unbestimmtes Integral, partielle Integration, Integration durch Substitution,Integration mittels Partialbruchzerlegung, uneigentliche Integrale, Länge von Kurven, Volumen von Rotationskörpern
• Zweidimensionale Integralrechnung: Ebene Bereichsintegrale auf rechteckigen und allgemeinen Grundgebieten, Satz von Fubini

Ingenieurmathematik 2

Lernziele

• Vermittlung von sicheren Kenntnissen in praxisorientierten mathematischen Denkweisen und Methoden
• Fähigkeit, diese mathematischen Begriffe, Gesetze, Denkweisen und Methoden auf Anwendungsprobleme der Mechatronik / Feinwerktechnik anzuwenden

Inhalte

• Fourier-Reihen: Definition reelle, komplexe Fourier-Reihe, wichtige Beispiele, T-periodischer Impuls-kamm, Rechenregeln, Faltung T-periodischer Funktionen, Polar- und Exponentialform, Effektivwertbe-rechnung, Frequenzgang bei LTI-Systemen
• Anwendungen der linearen Algebra: Lösung von homogenen und inhomogenen linearen Gleichungs-systemen, Matrizenrechnung, Addition, Multiplikation, Determinanten und deren Berechnung, Ei-genwerte und Eigenvektoren, Beispiele aus den Anwendungen
• Gewöhnliche Differentialgleichungen und deren Anwendungen: Grundbegriffe, Lösung von elementaren Differentialgleichungen, Lösung von linearen Differentialgleichungen 1.Ordnung (Trennung der Variablen, Variation der Konstanten), Lösung von einfachen nicht-linearen Differentialgleichungen 1. Ordnung, Lösung von homogenen und inhomogenen linearen Differentialgleichungen 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten
• Differentialgleichungssysteme: Matrix-Exponentialfunktion, Berechnung, Lösungssatz für diagonali-sierbare Systemmatrix, Beispiele

Elektrotechnik 1

Lernziele

Die Studierenden sollen elementare elektrische Größen kennen - und verstehen lernen. Sie erwerben die Fähigkeit, elektrische Gleichstromkreise mittels Netzwerkumwandlungen und Netzwerkanalyseverfahren zu analysieren und zu berechnen. Weiterhin sollen sie die Eigenschaften und die Wirkweise des elektrostatischen Feldes auf einfache geometrische Strukturen anwenden können.

Inhalte

• Elektrische Größen, Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Gesetze
• Elektrischer Stromkreis, Netzwerke
• Netzwerkumwandlungen und Verfahren zur Analyse und Berechnung von Netzwerken
• Energie und Leistung in Netzwerken (Gleichstrom)
• Elektrostatisches Feld, Kondensator, Dielektrikum

Elektrotechnik 2

Lernziele

Die Studierenden lernen die komplexe Wechselstromrechnung kennen und wenden sie auf die Analyse und Umwandlung von Netzwerken an. Zudem erwerben sie gundlegende Kenntnisse über Drehstromsysteme und periodische, nichtharmonische Signale. Sie sollen den Unterschied zwi-schen stationärem und transientem Verhalten verstehen können. Weiterhin sollen sie die Eigenschaften und die Wirkweise des magnetischen Feldes kennenlernen und berechnen können.

Inhalte

• Komplexe Wechselstromrechnung, Zeigerdarstellung
• Energie und Leistung in Netzwerken (Wechselstrom)
• Resonanzkreise, Blindstromkompensation, Tiefpass, Hochpass Visualisierung der Frequenzabhängigkeit mit Frequenzspektrum. Bode-Diagramm und Ortskurve
• Eigenschaften und Leistung in einem symmetrischen Dreiphasensystem
• Periodische und nichtharmonische Signale
• Einschwingvorgänge in einem RL- und RC-Zweipol
• Magnetisches Feld, Induktionsgesetz, Induktivität, mag.gekoppelte Spulen, Übertrager

Lernziele

• Fähigkeit, einfache digitale Schaltungen bestehend aus Schaltnetz und Schaltwerk zu analysieren und funk-tionssicher zu entwickeln
• Kennenlernen der Informationsdarstellung innerhalb einer digitalen Rechenanlage
• Grundlegende Kenntnis der Vorgehensweise bei der Programmentwicklung

Inhalte

• Digitaltechnik: Schaltalgebra, Schaltvariable und Schaltfunktion, Logik und Dynamik, Analyse und Synthese von Schaltnetzen und einfachen Schaltwerken, Systematische Logikoptimierung, Speicherelemente, Zähler, Frequenzteiler und Schieberegister
• Grundlagen der Informatik: Historische Entwicklung der Datenverarbeitung, Binäres Zahlensystem, Dualarithmetik und Binärcodes, Komponenten einer digitalen Rechenanlage und deren Zusammenspiel, Symbolischer/Binärer Maschinencode, höhere Programmiersprachen, Algorithmus, Programmentwurf, Programmcodierung, Programmübersetzung, Programmausführung, Programmtest

Lernziele

• Kenntnis der typischen Datentypen und -strukturen einer prozeduralen Programmiersprache
• Kenntnis von Kontrollstrukturen in einer höheren, prozeduralen Programmiersprache
• Kenntnis von und Umgang mit grundsätzlichen Werkzeugen zur Programmentwicklung (Compiler, Linker, Interpreter, Debugger)
• Fähigkeit zum Lösen und Umsetzen von Aufgabenstelllungen in eine Programmiersprache

Inhalte

• Grundsätzlicher Aufbau eines C-Programms
• Elementare Datentypen, Variablen, Ausdrücke und Operatoren
• Ein- und Ausgabe
• Verzweigungsanweisungen (if, switch, bedingte Bewertung)
• Schleifenanweisungen (for, while, do..while)
• Arrays
• Funktionen
• Präprozessor-Direktiven

Lernziele

• Kennen lernen des nationalen und internationalen Normenwesens, Verstehen von und Arbeiten mit Normen
• Kennen lernen der Grundlagen, die die Gebiete Entwicklung und Konstruktion bestimmen, was geschieht beim Konstruieren, was kann man davon erwarten
• Befähigung, feinwerktechnische und mechatronische Grundelemente zu gestalten, zu dimensionieren und sie zeichnerisch darzustellen
• Befähigung, die genannten Grundelemente zweckentsprechend anzuwenden bzw. deren Einsatz an bestehenden Produkten hinsichtlich Fertigung, Funktion und Wirtschaftlichkeit zu beurteilen

Inhalte

• Normenwesen, Normung
• Zeichnungsnormen für das technische Zeichnen
• Übungen dazu mit Fokus auf medizintechnische Konstruktionen
• Normteile
• Alle wesentlichen Normen über Toleranzen und Passungen
• Passungs-Auswahl, Passungsberechnungen, Toleranzrechnungen, Form und Lagetoleranzen und ihre Behandlung in technischen Unterlagen
• Oberflächen, Rauheit, Rautiefe und ihre Behandlung in technischen Unterlagen

Lernziele

• Fähigkeit durch Abstraktion und Idealisierung Modelle von realen Strukturen zu erzeugen und Komponenten zu entwerfen
• Fähigkeit komplexe Belastungsfälle von mechanischen Komponenten auf grundlegende Größen, wie Spannung, Zug, Druck, Biegung und Torsion zu reduzieren und die entsprechenden Beanspruchungsgrößen zu ermitteln
• Fähigkeit, einfache Bahnkurven und Bewegungsabläufe mit Hilfe von Formeln zu beschreiben und die Auswirkung von Kräften auf Komponenten und Konstruktionen zu bestimmen

Inhalte

Statik:

• Kraftbegriff, zentrale und allgemeine Kräftesysteme
• Bestimmung von Reaktionskräften und Schnittgrößen aufgrund von äußeren Belastungen
• Haftung/Reibung

Elastostatik:

• Momente vom Grade n: Schwerpunkt und Flächenmomente 2. Grades
• Berechnung von Zug-, Druck- Biege- und Torsionsspannungen
• Einführung in die Festigkeitslehre: Hookesches Stoffgesetz für Thermoelastizität
• Verformung von elastischen Größen

Dynamik:

• Newton/d'Alembertsche Verfahren
• Bewegungsgleichungen
• harmonische, ungedämpfte und gedämpfte Schwingungen

Lernziele

• Verständnis für statistische Grundlagen und Auswertungen
• Verständnis für die Planung und Auswertung medizinischer Studien

Inhalte

• Einführung in die Wahrscheinlichkeitsrechnung
• Verteilungen, beschreibende Statistik, Visualisierungen, Konfidenzintervalle
• Signifikanzkriterien, Hypothesenprüfung, p-Values, α- und β-Risiko
• T-Test, Anova-Analyse, Chi-Quadrat-Test, Korrelation, (Multiple)Regression, Anova-Analyse, Multi-Vari-Studien
• Box Cox-Transformation, Median-Tests
• Stichprobendesign, Vermeidung von Verzerrungen
• Designof Experiments (DoE), 2k-faktorielle Versuchspläne, Zentralpunkte, Blockbildung, Einblick in teilfaktorielle Versuchspläne
• Messmittelanalyse von attributiven und kontinuierlichen Daten
• Anwendung von Statistik-Werkzeugen
• Einblick in die Methodik von Verbesserungsverfahren

Medizin 1

Lernziele

• Kenntnis der anatomischen und physiologischen Grundlagen
• Kenntnis eines Grundwortschatzes der medizinischen Terminologie
• Fähigkeit zum Umgang mit medizinischen Texten sowie zur Kommunikation mit Angehörigen der Heilberufe auf professionellem Niveau
• Fähigkeit die erworbenen Kenntnisse und Kompetenzen selbständig zu erweitern und zu vertiefen

Inhalte

• Topographische, mikroskopische, makroskopische und funktionelle Anatomie und Physiologie
• Medizinische Grundlagenfächer: Chemie, Biochemie, Histologie
• Organsysteme des menschlichen Körpers (Stütz- und Bewegungsapparat, Herz, Kreislauf, Atmung, Nervensystem, Verdauung, Hormone, Sinnesorgane, Harnsystem). Der Schwerpunkt liegt dabei ganz überwiegend auf der Beschreibung des gesunden Menschen
• Medizinische Terminologie

Physik

Lernziele

• Einsicht, dass physikalische Gesetze die Grundlage der gesamten Technik darstellen
• Kenntnis der für die Medizintechnik und Informationstechnik wichtigen physikalischen Grundgesetze unter Berücksichtigung der in anderen Grundlagenfächern vorgesehenen Lehrinhalte
• Fähigkeit, die physikalischen Zusammenhänge bei komplexen technischen Problemen zu verstehen

Inhalte

• Mechanik: Physikalische Grundgrößen (Kraft, Kraftfeld, Potential, Leistung, Energie, Impuls, Drehimpuls)
• Thermodynamik: Grundlegende thermische Größen und Gesetzmäßigkeiten
• Wellen und Teilchen: Grundlagen der Entstehung und Ausbreitung von mechanischen und elektrischen Wellen; Grundlagen und Anwendung der Wellenoptik; Gesetzmäßigkeiten bei der Wechselwirkung von Teilchen und Wellen mit der Materie
• Grundlagen und Anwendung von Röntgenstrahlen
• Grundlagen und Anwendung von Ultraschallwellen
• Aufbau der Materie: Aufbau der Atomkerne und der Struktur der Atomhülle; Aufbau der Festkörper; Beschreibung der Elektronenzustände im Festkörper durch das Bändermodell

Medizin 2

Lernziele

• Kenntnis der grundlegenden medizinischen Verfahren in Diagnostik und Therapie
• Kenntnis der wichtigsten Krankheitsbilder in den klinischen Fächern
• Kenntnis eines Grundwortschatzes der medizinischen Terminologie
• Verständnis der Wechselwirkung zwischen Mensch und medizintechnischem System
• Verständnis der Anwendungsgebiete medizintechnischer Systeme
• Verständnis für radiologische Grundlagen
• Fähigkeit zum Umgang mit medizinischen Texten bzw. Aussagen
• Kennenlernen der medizinischen Denk- und Vorgehensweise

Inhalte

• Diskussion des Krankheitsbegriffs
• Struktur des Gesundheitssystems
• Grundlegende ärztliche Untersuchungs- und Behandlungstechniken
• Für die in ‚Medizin 1‘ angeführten Organsysteme werden die wichtigsten Erkrankungen und die damit einher gehenden physiologischen und anatomischen Veränderungen beschrieben.
• Für die unterschiedlichen Organsysteme werden typische Diagnose- und Therapieverfahren vorgestellt.
• Exemplarische Besprechung der wichtigsten Erkrankungen von Stütz- und Bewegungsapparat, Herz, Kreislauf, Atmung, Nervensystem, Sinnesorgane, Verdauungstrakt, Hormonsystem, Sinnesorganen und Harnsystem
• Tumorerkrankungen und unterschiedliche Therapieansätze

Technical and Medical English

Lernziele

• Die Studierenden sollen technische sowie medizinisch ausgerichtete Englisch-Kenntnisse erwerben, die den derzeit im internationalen Umfeld geforderten Qualifikationen entsprechen.
• Die erworbenen Fertigkeiten entsprechen der Kompetenzstufe B2 (Lesen, Hörverständnis, Schreiben) der GER.

Inhalte

• Übungen zu grundlegenden Aspekten der englischen Grammatik
• Lesen und Auswertung von englischen Fachtexten
• Verfassen eines Aufsatzes und anderer Texte im akademischen Stil
• Hörverständnisübungen
• Vertiefung des Wortschatzes mit Bezug auf Medizin und Ingenieurwesen
• Relevante Grammatikwiederholungen
• Seminarsprache Englisch

Lernziele

• Befähigung zur Beschreibung von linearen Systemen und deterministischen Signalen im Zeit- und Frequenzbereich
• Fähigkeit, Quervergleiche zwischen den verschiedenen Beschreibungsmöglichkeiten vornehmen zu können
• Kenntnis der wichtigsten Systemstrukturen und Verfahren der Signalverarbeitung
• Fähigkeit, zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Signalverarbeitungssysteme zu entwickeln und anzuwenden

Inhalte

• Beschreibung zeitkontinuierlicher und zeitdiskreter Signale und Systeme im Zeitbereich: Differenzial- und Differenzengleichungen, Standardsignale, Faltungsintegral
• Beschreibung im Frequenzbereich: Fouriertransformation, Frequenzgang, Modellsysteme, Abtasttheorem
• Laplace- und z-Transformation: Übertragungsfunktion, Berechnung von Einschwingvorgängen zeitkontinuierlicher und zeitdiskreter Systeme, Stabilität linearer Systeme, allpasshaltige und minimalphasige Systeme
• Systembeschreibung im Zustandsraum: Lösungsverfahren, kanonische Formen
• Entwurf zeitdiskreter Systeme: Transformation analoger Verfahren, diskreter Entwurf

Lernziele

• Kenntnis der Systematik des Angebots, der Verteilung, der Kennzeichnung, der Grenzdaten und der Charakterisierung elektronischer Bauteile
• Kenntnis des physikalischen Aufbaus, der Realisierungsmöglichkeiten, der physikalischen Eigenschaften, der Kenndaten und der Modellierungsmöglichkeiten passiver Bauteile (R, L, C, gekoppelte Induktivitäten, Leitung, Resonatoren)
• Kenntnis des Aufbaus, der physikalischen Eigenschaften, der Effekte, der den Effekten zugrunde liegenden Modellgleichungen und der Kenndaten von pn-Übergängen
• Kenntnis des Aufbaus, der Kennlinien, der Arbeitsbereiche, der Kenndaten, der Modelle und Modellgleichun-gen und der Anwendungsbereiche verschiedener Diodentypen (Si-Diode, Schottky-, Zener-, Photo-Diode) – gleiches gilt für Bipolar-Transistoren und Feldeffekt-Transistoren, insbesondere MOSFETs
• Kenntnis der Charakterisierung von BJT- und MOS-Transistoren in praktischen Anwendungen (Arbeitspunkt, linearisiertes Modell im Arbeitspunkt, Aussteuergrenzen, Schaltverhalten)
• Kenntnis des Aufbaus der Wirkungsweise, der Kennlinien und Anwendungsbereiche von Leistungshalbleitern

Inhalte

• Grundlegendes zu elektronischen Bauteilen: Kennzeichnung, Datenblattangaben, Gehäuse, Zuverlässigkeit, Exemplar-Streuungen und Wärmeabfuhr
• Passive Bauelemente: Aufbau, verwendete Materialien, Eigenschaften, Berechnung von Kenndaten, Modelle mit parasitären Einflüssen von R, L, C, gekoppelten Induktivitäten, Leitungen, Resonatoren
• Halbleiter-Bauelemente: Grundlagen der Halbleitertechnik, pn-Übergang, Kennlinien und Modellgleichungen des pn-Übergangs, Temperatureinflüsse
• Dioden: Aufbau, Kennlinien, Grenzdaten, Arbeitsbereiche, Temperatureinflüsse, Modelle und Modellgleichun-gen mit Parasitics für verschiedene Diodentypen und deren Anwendungsbereiche
• Aufbau und Wirkungsweise von BJTs und MOSFETs: Arbeitsbereiche, Grenzdaten, Kennlinien, Modelle und Modellgleichungen mit Parasitics, Temperatureinflüsse auf Kenndaten; Arbeitsbereiche, Arbeitspunkt, lineari-sierte Modelle, Schaltverhalten, Anwendungen in Grundschaltungen
• Spezial-Halbleiter: Leistungs-Halbleiter mit Mehrschicht-Aufbau (u.a. IGBT)
• Praktikum: Messtechnische Verifikation von Kenndaten ausgewählter Testanordnungen: Resonator, Dioden-Kennlinien, Schaltverhalten, Transistor-Kennlinien und Grundschaltungen

Lernziele

• Die Architektur von Protokollen zur Datenübertragung zu kennen
• Die Prinzipien der Datenübertragung auf Bussen und in lokalen Netzen zu verstehen
• Die Funktionsweise und die Leistungsfähigkeit von Schnittstellen zu kennen
• Lokale Netze planen und aufbauen zu können
• Schnittstellen und Netze für Anwendungen richtig einsetzen zu können

Inhalte

• Architektur und Anwendung des ISO/OSI-Referenzmodells
• Medien für die Datenübertragung: Glasfaser, Kupfer
• Physikalische Schicht: Modemtechnologie und Leitungskodierung
• Standard-Datenübertragungs-Schnittstellen
• MAC-Layer: Vielfachzugriffsprotokolle und Bussysteme
• Protokolle: ARP, SMTP, TCP, IP, HTTP
• Anwendungen
• Verschlüsselung
• Netzwerksicherheit

Lernziele

Abrundung der prozeduralen Programmierkenntnisse (Fokussierung des Programmier-Praktikums auf medizinische Beispiele und Übungen):

• Kenntnis von Arrays und des Zeigerkonzeptes
• Fähigkeit des Arbeitens mit Strings
• Kenntnis von dynamischen Speicheranforderungen und deren Verwaltung
• Kenntnis grundlegender Techniken zur Bearbeitung verketteter Datenstrukturen
• Kenntnis der Technik der rekursiven Problemlösung
• Kenntnis des Arbeitens mit Dateien
• Fähigkeit zur Zerlegung und Aufteilung von Problemstellungen in Module
• Fähigkeit zum Entwurf, zur Realisierung und zum Test von Anwendungssoftware

Inhalte

• Arrays, Zeiger, dynamische Speicherallozierung und –freigabe
• Rekursion
• Stringbearbeitung
• Argumente auf der Kommandozeile
• Wichtige Datenstrukturen (Listen, Binärbaum)
• Dateibearbeitung

Objektorientierte Programmierung

Lernziele

Vermittlung von Kenntnissen der objektorientierten Programmierung (Fokussierung des Programmier-Praktikums auf medizinische Beispiele und Übungen):

• Kenntnis der Syntax und Semantik von Klassen und Objekten
• Kenntnis von Konstruktoren und Destruktoren, Operator- und Typwandlungs-Funktionen
• Kenntnis der Einfach- und Mehrfachvererbung sowie der Komposition von Klassen
• Kenntnis von virtuellen Methoden und polymorphen Objekten
• Kenntnis von Template-Klassen und -Funktionen
• Kenntnis der Ein-/Ausgabe mit Stream-Klassen
• Fähigkeit zur Zerlegung und Aufteilung von Problemstellungen in Klassen
• Fähigkeit zum objektorientierten Entwurf und zur Implementierung von Anwendungssoftware

Inhalte

• Klassen und Objekte, Methoden und Attribute
• Konstruktoren und Destruktoren
• Operator- und Typwandlungs-Funktionen
• Statische Methoden und Attribute
• Vererbung und Komposition von Klassen
• Virtuelle Methoden und polymorphe Objekte
• Template-Klassen und Funktionen
• Exception-Handling

Software-Engineering

Lernziele

• Einsicht in die Probleme der Entwicklung von medizinischen Softwaresystemen
• Fähigkeit zur objektorientierten Abstraktion
• Kenntnis der aktuellen Methoden und Notationen für objektorientierte Modellierung
• Fähigkeit, ein einfaches, insbesondere medizintechnisches System objektorientiert zu modellieren
• Kenntnis wesentlicher Kriterien für qualitativ hochwertigen Code
• Kenntnis aktueller Werkzeuge und Methoden für Erstellung von hochwertigem Code
• Fähigkeit zur situationsgerechten Auswahl von Methoden und Werkzeugen
• Kenntnis der wichtigsten Aufgaben innerhalb eines Softwareentwicklungsprojekts
• Kenntnis ausgewählter Vorgehensmodelle der medizinischen (Software)Systementwicklung
• Fähigkeit zur Bewertung und Auswahl eines geeigneten Vorgehensmodells

Inhalte

• Grundlagen zur Modellbildung
• Statische und dynamische Modellierung mit Unified Modeling Language (UML)
• Objektorientierte Analyse und Einblick in Objektorientiertes Design
• Automatisierter Softwaretest und Test Driven Development
• Wiederverwendung von Entwurfskonzepten / Design Pattern
• Versionsverwaltungssysteme und Continuous Integration
• Virtualisierung
• Phasenbasierte Vorgehensmodelle und agile Vorgehensmodelle (insbes. SCRUM)

Lernziele

• Kenntnis der Anforderungen an Messprotokolle und Fähigkeit, diese zu erstellen
• Fähigkeit, Messfehler richtig erkennen, abschätzen und bewerten zu können
• Kenntnis von Messverfahren für elektrische Größen
• Kenntnis der Funktionsweise von Messgeräten und Fähigkeit zu deren Bedienung
• Kenntnis der Funktionsweise von Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzern
• Fähigkeit zur aufgabenspezifischen Auswahl und Dimensionierung geeigneter AD- und DA-Umsetzer
• Fähigkeit zur aufgabenspezifischen Auswahl und Dimensionierung geeigneter Messverstärker
• Fähigkeit, Programme zur Rechnersteuerung von Mess-Systemen anwenden zu können
• Fähigkeit, die Möglichkeiten und Grenzen dieser Messverfahren einzuordnen und bewerten zu können
• Kenntnis der Wirkungsweise verschiedener Arten elektrischer Sensoren

Inhalte

• Messfehler, Fehlerarten und Fehlerfortpflanzung
• Maßzahlen und Kenngrößen
• Drehspulinstrument, Dreheisensinstrument, DVM
• Messen von Strom, Spannung und Widerstand
• Oszilloskop
• Messverstärker, Operationsverstärkerschaltungen
• Messwandler, Brückenschaltung
• Digitalmesstechnik: Digital-Analog- und Analog-Digital-Umsetzer, Quantisierung, Abtasttheorem
• Rechnergesteuerte Mess-Systeme
• Prinzipien und Wirkungsweisen von Messfühlern zur elektrischen Messung nichtelektrischer Größen

Lernziele

• Kenntnis des grundlegenden Aufbaus von Mikrocomputersystemen
• Kenntnis wesentlicher Merkmale der Motorola 68k Prozessorfamilien
• Fähigkeit zum Verständnis eines Mikroprozessorbusses
• Kenntnis von Little- und Big Endian Speicherzugriffen
• Kenntnis von Adressierungsmöglichkeiten
• Kenntnis wichtiger Halbleiterspeicher
• Kenntnis wichtiger Ein- und Ausgabesysteme
• Fähigkeit zur Entwicklung kleiner Single Board Mikrocomputer auf Basis des MC68332

Inhalte

• Grundlagen eines Mikrocomputersystems: Prinzipieller Aufbau, Adressen
• Aufbau und Funktionsweise einer CPU (Motorola) incl. Hardwarestruktur, Befehlssatz, Befehlsformate und Adressierung, RISC, CISC
• Adressdekoder mit Chip Select, Adresstabellen, vollständig und unvollständig dekodierten Speicherberei-chen
• Speicher (nur Silizium): RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash EPROM
• Ein-/Ausgabe: Seriell, Parallel, Ports, Interrupt, Direct Memory Access
• Beispiele für Prozessoren von Motorola 16 bit
• Embedded Controller: Einführung, ein konkreter Chip als Beispiel
• Rechnerentwurf mit einem Embedded Controller: ein komplettes Beispiel mit Schaltplan,
• Timing Berechnung, und Programmierung

Lernziele

• Kenntnis gängiger Methoden für die Designbeschreibung und Designverifikation analoger und analog/digitaler Schaltkreisen
• Fähigkeit der Nutzung von geeigneten Methoden und Hilfsmittel zur Abschätzung und Dimensionierung von Eigenschaften gegebener Schaltkreise
• Kenntnis der Auswirkung von Rückkopplungschleifen auf die Stabilität und auf Schaltungseigenschaften
• Kenntnis wichtiger analoger und analog/digitaler Funktionsschaltungen in praktischen Anwendungen

Inhalte

• Methoden: Einführung in Methoden zur Designdefinition/Designverifikation mit gängigen Entwurfswerkzeugen; Methoden zur Abschätzung der Eigenschaften von Schaltungen
• Operationsverstärker: Charakteristische Eigenschaften und Modellierung von OPs; rückgekoppelte Verstärker und deren Auswirkung auf das Übertragungsverhalten, Bandbreite, Stabilität und auf das Schnittstellenverhal-ten; gezielte Veränderung von Schaltungseigenschaften mit geeigneten Rückkopplungsmaßnahmen; Stabilität und Maßnahmen zur Vermeidung der Instabilität; Beispiele wichtiger Anwendungsschaltungen
• Transistorschaltungen: Systematische Methoden zur Bestimmung des Arbeitspunktes von Transistorschaltun-gen (BJT und MOS); Stabilitätsanalyse des Arbeitspunktes im Hinblick auf Temperatureinflüsse und Exemp-larstreuungsschwankungen; Maßnahmen zur Verbesserung der Arbeitspunktstabilität; Linearisierung von BJT- und MOS-Transistoren im Arbeitspunkt und Bestimmung wichtiger Eigenschaften von Transistorschaltungen (z.B. Übertragungsverhalten, Bandbreite, Stabilität, Schnittstellenimpedanzen); Aussteuergrenzen
• Anwendungsschaltungen; unter anderem aus der medizinischen Sensorik
• Praktikum: Begleitendes Praktikum mit auf Testplatinen selbst aufgebauten Schaltungen; jede Schaltung ist mit PSpice zu beschreiben und zu verifizieren, dann praktisch aufzubauen und messtechnisch zu verifizieren; Testschaltungen sind u.a.: invertierender/nichtinvertierender OP-Verstärker, Schmitt-Trigger, Differentiator, Integrator als Frequenzmesser, Funktionsgenerator, aktiver Gleichrichter mit OP; Grundschaltungen mit BJT- und MOS-Transistoren

Lernziele

• Kenntnis der Systemeigenschaften und Beschreibungsmethoden technischer Regelungs- und Steuerungssysteme
• Kenntnis der wichtigsten Analyse-, Entwurfs- und Optimierungsverfahren technischer Regelungssysteme
• Fähigkeit, eine für eine Problemstellung geeignetes Entwurfsverfahren auszuwählen und anzuwenden
• Fähigkeit, technische Regelungssysteme zu modellieren, zu simulieren und zu realisieren

Inhalte

• Grundbegriffe der Regelungs- und Steuerungstechnik, Führungs- und Störverhalten
• Beschreibung von Regelkreisgliedern im Zeit- und Frequenzbereich: Frequenzgang, Bodediagramm, Über-tragungsfunktion, Zustandsraumbeschreibung
• Modellbildung von Regelstrecken
• Eigenschaften und Realisierung kontinuierlicher und zeitdiskreter Regler
• Verfahren zur Untersuchung der Stabilität von Regelkreisen
• Entwurfs- und Optimierungsverfahren von Regelkreisen; Simulation von Regelkreisen
• Störgrößenaufschaltung, Kaskaden- und Zustandsregelung
• Fuzzy-Control

Lernziele

• Kenntnis der Technologien für unterschiedliche bildbasierte Diagnoseverfahren
• Kenntnis von Verfahren zur Bildnachverarbeitung medizinischer Bilder
• Verständnis der Anwendungsgebiete bildgebender Technologien in der Medizintechnik
• Fähigkeit, Komponenten für bildbasierte Diagnoseverfahren zu entwickeln
• Kenntnis der Arbeitsabläufe im Gesundheitswesen
• Fähigkeit, informationstechnische Abläufe im Gesundheitswesen zu planen und zu überwachen

Inhalte

• Übersicht über bildgebende Diagnostikverfahren
• Radiologische und bildgebende Diagnostik (Röntgendiagnostik, Computertomographie, Kernspintomo-graphie, Ultraschall)
• Darstellung grundlegender Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung von 2D- und 3D-Bilddaten
• Methoden zur Bildverbesserung und zur Extraktion relevanter Bildinhalte (Filterung, Segmentierung, Merkmalsextraktion)
• Wissensbasierte Analyse; Mustererkennung
• Verarbeitung von Bildfolgen, Image Fusion, Virtuelle Endoskopie
• Überblick über verschiedene Arbeitsabläufe im Gesundheitswesen (Patientenregistrierung, Patientenda-tenverwaltung, Planung und Durchführung von Untersuchungen, Befundung, Archivierung, Abrechnung)
• Standards zum Informationsaustausch im Gesundheitswesen

Lernziele

• Kenntnis von Geräten und Systemen für Diagnose und Therapie
• Kenntnis des Medizinproduktegesetzes
• Fähigkeit, Komponenten für medizinische Systeme zu entwickeln
• Fähigkeit, den Einsatz medizinischer Geräte zu planen und zu überwachen
• Verständnis der Anwendungsgebiete medizinischer Systeme

Inhalte

• Messung von Blutdruck, Puls- und Atmungsgrößen, sowie von Blutgaskonzentrationen PO2/PCO2
• Unterstützung von Lebensfunktionen (Beatmungsgeräte, Herz-Lungen-Maschine, Infusionstechnik, Dialyse, Herzschrittmacher)
• Medizinische Laserphysik (Grundlagen medizinischer Laser, Wechselwirkungen zwischen Laser und Gewebe, Laseranwendungen in der Medizin)
• Praktische Anwendung des Medizinproduktegesetzes
• Physiologie der Atmung und künstlichen Beatmung, Beatmungsverfahren und Beatmungsgeräte sowie deren Spezialsensorik
• Medizinische Hintergründe der Narkose und Anästhesie, Anästhesieverfahren und Narkosegeräte
• Messung elektrischer bzw. neurologischer Parameter (EEG, EOG, EKG, Mikroelektroden- ableitungen) sowie Neurostimulationsverfahren (TMS, tDCS, CMS, Deep-Brain-Stimulation, Tens, Cochlear-Implant)
• RFID-Spezialanwendungen in der Medizintechnik
• Audiologie (Akustik, Anatomie und Physiologie des Ohres, Psychoakustik, Hörstörungen, Hörsysteme)

Das fachwissenschaftliche Wahlpflichtmodul dient der fachlichen Vertiefung.

Der Katalog der fachwissenschaftlichen Wahlpflichtmodule der Gruppe 1 ist flexibel und lässt die Möglichkeit zu, Wahlpflichtmodule anderer Studiengänge zu belegen. Allerdings werden nur für die nachfolgend aufgelisteten Wahlpflichtmodule die Überschneidungsfreiheit mit dem übrigen Stundenplan garantiert:

• 3D Visualisierung medizinischer Daten
• IT-Security
• Web-Engineering
• Data Mining
• Datenbank-Systeme

Die fachwissenschaftlichen Wahlpflichtfächer dienen der Vermittlung aktueller vertiefender Kenntnisse aus dem technischen Umfeld. Das jeweils aktuelle Angebot wird durch Aushang an der Fakultät bekannt gegeben.

Lernziele

• Fähigkeit, ein abgegrenztes Projekt mit den im Studium erworbenen Kenntnissen anwendungsorientiert im Team durchzuführen.
• Einübung von Methoden-Kompetenz und sozialer Kompetenz
• Informationskompetenz bei Literaturrecherchen

Inhalte

• Aufgabenverteilung im Team, Problemlösung im Team, Anforderungs- und Aufwandsanalyse, Wirtschaft-lichkeitsanalysen, Planung des Entwicklungsablaufs, Zeitplanung, Informationsmanagement, Methoden und Techniken der Entscheidungsfindung, Implementierungs-Strategien, Verifikation und Validierung, Einsatz rechnergestützter Verfahren
• Projektdokumentation, Projektpräsentationen
• Methoden des wissenschaftlichen Arbeitens

Siehe unter Praktisches Studiensemester - 5. Semester 

Siehe unter Bachelorarbeit im 7. Semester

Lernziele

• Kenntnis der Systematik des Angebots, der Verteilung, der Kennzeichnung, der Grenzdaten und der Charakterisierung elektronischer Bauteile
• Kenntnis des physikalischen Aufbaus, der Realisierungsmöglichkeiten, der physikalischen Eigenschaften, der Kenndaten und der Modellierungsmöglichkeiten passiver Bauteile (R, L, C, gekoppelte Induktivitäten, Leitung, Schwingkreise)
• Kenntnis des Aufbaus, der Kennlinien, der Arbeitsbereiche, der Kenndaten, der Modelle und Modellgleichungen und der Anwendungsbereiche verschiedener Diodentypen und Transistoren

Inhalte

• Leitung in Medien: Ladungsträger und Leitfähigkeit, Trägergeschwindigkeit und Widerstand, Skineffekt, Hochtemperatur-Supraleitung
• Widerstände: Bauformen und reale Bauteile, parasitäre Effekte, Spezialwiderstände
• Kondensatoren: Definition und Prinzip, Zusammenschaltung, Spannungsbelastbarkeit, Herstellung und Anwendungen, Elektrolytkondensatoren, Doppelschichtkondensatoren, Eigenschaften und Anwendungen
• Induktivitäten: Grundlagen, Materialien und Typen, Eigenschaften und Anwendungen
• Dioden: Typen, Anwendungen, Licht emittierende Dioden
• Transistoren: Bipoloar-Transistoren, Feldeffekt-Transistoren, Anwendungen und Grundschaltungen
• Elektrische Leitungen: Arten von Hochfrequenzleitungen, Dämpfung und Übersprechen, Anwendungen und Standards, elektrische Streifenleitung
• Schwingkreise: Definition, Vereinfachung und Beschreibung, Impedanzverlauf, reale Bauelemente als Schwingkreise, Schwingquarze

Lernziele

• Kenntnis über den grundlegenden Zusammenhang Struktur - Eigenschaften – Technologie von Werkstoffen
• Befähigung, Werkstoffe für die Entwicklung mechatronischer und mikrotechnischer Produkte nach geeigneten Kriterien zu beurteilen und auszuwählen
• Überblick über wichtige werkstofftechnische Kenndaten von Funktionswerkstoffen und deren Prüfung
• Befähigung, Entwicklungstrends moderner Werkstofftechnik zu erkennen

Inhalte

• Einteilung der Werkstoffe in vier Hauptgruppen und deren grundsätzlichen Eigenschaften mit ausgewählten Beispielen
• Werkstoff und Energie; Begriffe Gleichgewicht und Ungleichgewicht
• Werkstoffstrukturen und daraus resultierende Eigenschaften: atomare Struktur, Fein- und Gefügestruktur
• Vom Standpunkt des Anwenders wichtige Werkstoffeigenschaften und Grundsätzliches zum mechanischen Werkstoffverhalten und zugehöriger Prüfverfahren
• Werkstoffe im Gleichgewicht: Phasengleichgewichte und Zustandsdiagramme
• Keimbildung, Materietransportmechanismen
• Phasenungleichgewichte: Kornseigerung, Ausscheidungsbildung, Wärmebehandlung von Stahl und anderer ausgewählter Werkstoffe
• Grenzflächenungleichgewicht: Erholung, Rekristallisation, Ostwaldreifung
• Ausgewählte moderne Funktionswerkstoffe der Mechatronik: Aufbau, Eigenschaften, Verhalten und Anwendungen

Lernziele

• Kenntnis der für die Mechatronik /Feinwerktechnik wichtigen Konstruktionselemente
• Kenntnis der Vorgehensweise bei der Dimensionierung bzw. beim Festigkeitsnachweis von Konstruktionselementen
• Kenntnis wesentlicher Gestaltungsregeln für Konstruktionselemente
• Kenntnisse zur Nutzung eines 3D-CAD-Systems bei der Bauteil-/ Baugruppenmodellierung und Zeichnungserstellung
• Fähigkeit, dem Einsatzzweck gemäße Konstruktionselemente auszuwählen, zu gestalten, in Baugruppen einzufügen und Fertigungsunterlagen zu erstellen

Inhalte

• Grundlagen der Dimensionierung von Konstruktionselementen
• Stoff-, form- und kraftschlüssige Verbindungselemente
• Wesentlich Konstruktionselemente wie Achsen/ Wellen, Lager/ Führungen Federn oder Zahnradgetriebe
• Einführung in die Anwendung eines 3D-CAD-Systems
• Selbständige Bearbeitung von Konstruktionsaufgaben unter Nutzung der erworbenen Kenntnisse

Lernziele

• Kenntnisse über den Aufbau, die Wirkungsweise, die Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten von Sensoren und Aktoren, die für den Betrieb von mechatronischen Komponenten, Systemen und auch Produktionseinrichtungen von Bedeutung sind
• Es soll die Fähigkeit vermittelt werden, mechanische, elektrische und optische Komponenten aufgrund ihrer Eigenschaften zu beurteilen, auszuwählen, zu dimensionieren und mit anderen Bauelementen zweckentsprechend zu mechatronischen Komponenten zu kombinieren.

Inhalte

• Physikalisch-technologische Grundlagen sowie Ausführungsformen und Einsatz von Sensoren und deren Anwendung bei der Messung nichtelektrischer Größen. Dazu zählen passive Sensoren (z.B. Widerstandsmessfühler, kapazitive, induktive, transformatorische und inkrementale Messfühler) und aktive Sensoren (Strom-/Ladung liefernde und Spannung liefernde Bauelemente).
• Grundlagen der Aktoren: Erzeugung von Bewegungen, Kräften und Momenten bei Stellgliedern und Antrieben. Linearantriebe, rotierende Antriebe. Pneumatische Bauelemente, Servosysteme, Sicherheitsaspekte in der Gerätetechnik.
• Integration von Mechanik, Elektronik, Optik und Informationsverarbeitung zu mechatronischen Systemen

Lernziele

• Kenntnis des Wesens elektromagnetischer Strahlung im Sichtbaren sowie im angrenzenden IR- und UV-Bereich.
• Kenntnis der grundlegenden Ausbreitungseigenschaften von Licht
• Kenntnis der Grundlagen optischer Abbildung
• Kenntnis der Grundlagen von Radio- und Photometrie
• Fähigkeit, Folgen von Grenzflächen und Linsen im Rahmen der paraxialen Optik durchzurechnen und die Kardinalpunkte von Systemen zu bestimmen

Inhalte

• Brechungs- und Reflexionsgesetz und erste Anwendungen incl. Totalreflexion
• Optische Materialien für Transmission und Reflexion
• Reflexionsunterdrückung durch Interferenz
• Abbildung an planen und sphärischen Flächen im Rahmen der paraxialen Optik
• Berechnung von Flächenfolgen und Linsensystemen incl. Bildfehler
• Optische Instrumente: Fernrohr, Mikroskop, Projektor, Spektralapparat
• Einfluss von Bündelbegrenzungen: Blenden, Pupillen, Luken
• Charakteristische Merkmale optischer Strahlung
• Funktion, Eigenschaften und Bauformen optischer Sender und Empfänger

Lernziele

• Kenntnis gängiger Methoden für die Designbeschreibung und Designverifikation analoger und analog/digitaler Schaltkreisen
• Fähigkeit der Nutzung von geeigneten Methoden und Hilfsmittel zur Abschätzung und Dimensionierung von Eigenschaften gegebener Schaltkreise
• Arbeiten mit Kennlinien, Zuverlässigkeitsbetrachtungen
• Kenntnis wichtiger analoger und analog/digitaler Funktionsschaltungen in praktischen Anwendungen

Inhalte

• Methoden: Einführung in Methoden zur Designdefinition/Designverifikation mit gängigen Entwurfswerkzeugen; Methoden zur Abschätzung der Eigenschaften von Schaltungen
• Operationsverstärker: Charakteristische Eigenschaften und Modellierung von OPs; rückgekoppelte Verstärker und deren Auswirkung auf das Übertragungsverhalten, Bandbreite, gezielte Veränderung von Schaltungseigenschaften mit geeigneten Rückkopplungsmaßnahmen; Beispiele wichtiger Anwendungsschaltungen
• Transistorschaltungen: Systematische Methoden zur Bestimmung des Arbeitspunktes von Transistorschaltungen (BJT und MOS); Stabilitätsanalyse des Arbeitspunktes im Hinblick auf Temperatureinflüsse und Exemplarstreuungsschwankungen; Maßnahmen zur Verbesserung der Arbeitspunktstabilität; Linearisierung von BJT- und MOS-Transistoren im Arbeitspunkt und Bestimmung wichtiger Eigenschaften von Transistorschaltungen (z.B. Übertragungsverhalten, Bandbreite, Stabilität, Schnittstellenimpedanzen); Aussteuergrenzen
• Anwendungsschaltungen; unter anderem aus der medizinischen Sensorik

Lernziele

• Kenntnisse grundlegender Algorithmen und primitiver Datenstrukturen sowie der Kontrollstrukturen und Fähigkeit diese problemübergreifend zu erkennen
• Fähigkeit, ein syntaktisch einwandfreies Programm in einer objektorientierten Programmiersprache zu erstellen
• Fähigkeit, mit Hilfe eines Debuggers Programmfehler aufzuspüren und zu beheben
• Erfahrung der Programmentwicklung durch praktische Übungen

Inhalte

In einer objektorientierten Programmiersprache werden folgende Themen behandelt:

• Höhere Datenstrukturen: String, Arrays, Collections
• Kontrollstrukturen: Sequenz, Fallunterscheidung, Schleifenarten, Iteratoren
• Klassenbegriff, Unterscheidung Klasse und Objekt
• Methoden und Parameter
• Objektzustand
• Klassenvariablen
• Vererbung und Polymorphie
• Ausnahmen
• Modultechnik
• Einfache GUI-Programmierung

Lernziele

• Überblick über exemplarische medizinische Diagnose- und Therapiesysteme
• Fähigkeit zum Systementwurf medizinischer Geräte
• Fähigkeit, mechatronische Komponenten für medizinische Systeme zu entwickeln und zu konstruieren
• Fähigkeit, den Einsatz medizinischer Geräte zu planen und zu überwachen

Inhalte

• Mechatronische Komponenten und Werkstofftechnik für die Medizintechnik
• Konstruktive, ergonomische und sicherheitstechnische Anforderungen an Medizinprodukte
• Blutdruck-Messung
• Ultraschall-Bildgebung
• Medizintechnik in der Kardiologie: EKG, Defibrillator und Herzschrittmacher
• Audiologie: Diagnostik, Hörgeräte, Cochlea-Implantat
• Beatmung und Narkose
• Patientenmonitoring
• HF-Chirurgie
• Endoskopie und minimalinvasive Chirurgie
• Infusionstechnik
• Dialyseverfahren
• Prothesen und Implantate
• Reha-Technik

Das fachwissenschaftliche Wahlpflichtmodul dient der fachlichen Vertiefung.

Der Katalog der fachwissenschaftlichen Wahlpflichtmodule der Gruppe 1 ist flexibel und lässt die Möglichkeit zu, Wahlpflichtmodule anderer Studiengänge zu belegen. Allerdings wird nur für die nachfolgend aufgelisteten Wahlpflichtmodule die Überschneidungsfreiheit mit dem übrigen Stundenplan garantiert:

• Optische Systeme in der Medizintechnik
• Optische Sensorik und Technologien der Medizintechnik
• FEM in der Konstruktion
• Werkstoffe und Konstruktion
• IT-Security
• Web-Engineering
• Data-Mining
• Datenbank-Systeme