Prof. Dr.-Ing. Guido Stollt
Geschäftsführer
Entwicklung eines medizinischen Diagnosesystems
Bereich Medizintechnik, Forschungsprojekt MEDITHENA Teilbereich Energieoptimierte Systeme
Viele Menschen leiden unter Rücken-, Nacken- oder Schulterschmerzen, wobei die Ursachen teilweise ungeklärt bleiben. Um die Forschung und Diagnose zu unterstützen, werden digital erhobene Langzeitdaten der menschlichen Haltung benötigt. Im Rahmen des BMBF geförderten Forschungsprojektes MEDITHENA wurde eine, auf den Menschen angepasste Elektronik zur Langzeiterfassung von Halswirbelsäulen-Bewegungen und -Haltung entwickelt. In dieser Forschungsreferenz wird die Entwicklung des energieoptimierten Systems näher erläutert.
Daten und Fakten
Projektdauer
Projektteam (Smart)
Technisches Umfeld
Forschungsaufgabe
Gesamtziel des Projektes war die Konzeption und Entwicklung einer medizinischen Diagnoseplattform mit innovativem Sensorkonzept. Die Elektronik sollte zudem für maximalen Tragekomfort stark bauraumoptimiert sein und eine lange Akkulaufzeit aufweisen. Die erhobenen Daten sollten drahtlos mit dem Bluetooth Low Energy Standard übertragen und auf einem Mobiltelefon angezeigt werden.
Eine Herausforderung bestand in dem Zusammenspiel zwischen Akkulaufzeit und Tragekomfort. Für einen maximalen Komfort sollte die Elektronik, sowie der Akku, soweit möglich miniaturisiert werden. Um gleichzeitig die Akkulaufzeit zu maximieren, sollten daher Methoden der energieoptimierten Systementwicklung angewandt und erforscht werden.
Konzeption und Umsetzung
Die Umsetzung erfolgte in mehreren Iterationen anhand von, mit dem System erhobenen, Ergebnissen und Userfeedbacks:
- Konzeption der Elektronik mit der CONHARD Methode mit anschließender Anforderungserhebung in Polarion
- Entwicklung energie- und bauraumoptimierter Hardware
- Entwicklung eines bauraumoptimierten Antennendesigns
- Systemabsicherung durch Worst-Case-Betrachtungen und Simulationen
- Prädiktion und Optimierung des Energieverbrauches von Hardware und Software durch theoretische Betrachtung und messtechnische Absicherung
- Definition und Durchführung von Hardware und Software Modul-, Integrations- und Systemtests
- Entwicklung und Implementierung eines Algorithmus zur Sensorfusion von Magnetfeldsensoren zur Nahbereichsortung
- Konzeptionierung und Entwicklung eines HMI in Form einer Handy-App
- Gehäusekonzeptionierung und Betreuung der Fertigung
- Koordination von Zulieferern und dem Platinen-Fertiger
Während der initialen Workshops wurden anhand der Zielsetzung und mit mehreren Entwicklungspartnern die verschiedenen Anforderungen erarbeitet, aufeinander abgestimmt, in Polarion erfasst und nach mehreren Iterationen in eine Systemarchitektur überführt.
Die geforderte Miniaturisierung konnte durch eine ausgiebige Bauraumstudie, in Kombination mit einem platzsparenden Elektronik-Design erreicht werden. Durch die Anwendung und Erforschung von Methoden der energieoptimierten Systementwicklung konnte gleichzeitig die Akkulaufzeit maximiert werden. Im speziellen der Einsatz von anwendungsspezifischen Betriebsstrategien verlängerte die Laufzeit deutlich.
Nutzen
Durch innovative Forschungsprojekte und die Betreuung von Abschlussarbeiten erweitern wir stetig unser Know-How und binden dies in unseren Projektalltag ein. Bei der Entwicklung der MEDITHENA Elektronik wurden die Methoden zur energieoptimierten Systementwicklung verfeinert. Neben der Optimierung der Hardware für einen minimalem Stromverbrauch wurden sehr umfangreich verschieden Software-Betriebsstrategien erforscht und evaluiert. Die Ergebnisse sind anschließend unter anderem in unser Whitepaper „Entwicklung energieoptimierter Systeme“ geflossen.
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