Optik und Mechatronik
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Ziel der Thesis:
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, einen Fragebogen zu entwickeln, um die Kostenakzeptanz bei Eltern zu ermitteln, deren Kinder Myopiepräventionsmaßnahmen benötigen. Dieser Fragebogen kann einem auf Myopieprävention spezialis ierten Optometristen bei der Preisgestaltung der angebotenen Versorgung unterstützend helfen. Des Weiteren wird ausführlich ein strukturierter Ablaufplan beschrieben, anhand dessen der behandelnde Optometrist/Optiker die betroffenen Kinder und Jugendliche optimal betreuen kann.
Methode/Vorgehensweise:
Um das Ziel dieser Bachelorarbeit zu erreichen, wurde zu Beginn eine Literaturrecherche durchgeführt.
Es wurden Studien, Papers und Fachzeitschriften analysiert und Ursachen,Epidemiologie und Behandlungsmaßnahmen der Myopieprogression herausgearbeitet. Mithilfe dieser Informationen wurde ein Myopiepräventionskonzept und anschließend ein Fragebogen entwickelt.
Ergebnisse:
Eine beginnende oder fortgeschrittene Myopie lässt sich durch entsprechende Myopiemaßnahmen behandeln. Das Längenwachstum eines myopen Auges gilt es einzudämmen, da es sich unbehandelt bis ins Erwachsenenalter progressiv verhält und weitere irreversible Augenerkrankungen hervorrufen kann. Die weltweit ansteigende Myopieprävalenz ruft zu einem Handeln auf,
da etwa die Hälfte der Weltbevölkerung im Jahre 2050 kurzsichtig sein wird. Ursachen hierfür sind vielfältig. Vermehrte Naharbeit, genetische Faktoren, wenig Außenaktivität und binokulare Seheigenschaften spielen eine große Rolle. Versorgungen, die im Myopiemanagement eingesetzt werden, sind Mehrstärkengläser, myopische Brillengläser, Orthokeratologie-kontaktlinsen, multifokale Kontaktlinsen, myopische Kontaktlinsen und Atropin.
Das Ergebnis des Fragebogens zeigt, dass Eltern bereit sind, monatlich 38,89±16,15€ für eine Versorgung zur Myopiekontrolle bei ihrem Kind zu investieren. Dies deckt sich mit den in der Praxis angegeben Preisen von 35€ bis 52€ für Kontaktlinsen und 29€ für spezielle Myopiebrillengläser.
Leider werden die Kosten von der gesetzlichen Krankenkasse nicht übernommen. Hier besteht Handlungsbedarf, denn es kann im Erwachsenenalter zu hohen Kosten für Folgeerkrankungen einer hohen Myopie oder deren Korrektionsmaßnahmen kommen.
Schlussfolgerung:
Der Umfragebogen und dessen Ergebnis sollen dem Myopiespezialisten helfen, Versorgungsangebote
mit Brille oder Kontaktlinsen preislich den Vorstellungen und damit der Akzeptanz der
Eltern anzupassen. Somit kann eine maximale Effizienz und Zufriedenheit erreicht werden.
Entwicklung und Analyse einer Messmethode zur Bestimmung des individuellen Insets mittels Kamera
(2016)
In dieser Arbeit wird eine Messmethode zur Bestimmung der individuellen Pupillendistanz für den Nahbereich und des damit einhergehenden individuellen Insets entwickelt.
Bei der Methode handelt es sich um Kameramessungen in einer definierten Prüfdistanz von 400 mm. Die Fixation erfolgt auf eine Fixationsmarke, die zentrisch vor dem Kameraobjektiv angebracht ist. Je Messreihe werden zehn Einzelmessungen durchgeführt, deren Mittelwert für die weiteren Vergleiche herangezogen wird.
Die Methode wird durch verschiedene Messungen an insgesamt drei Probanden und einem Kunstkopf untersucht und deren Ergebnisse werden mittels Vergleichsmessungen traditioneller Messmethoden auf Plausibilität geprüft. Der Mittelwert über die Standardabweichungen der gemessenen Pupillendistanzen aller Messreihen beträgt 0,04 mm.
Im weiteren Verlauf werden verschiedene Korrekturfaktoren hergeleitet, die Messungenauigkeiten wie beispielsweise den perspektivischen Fehler ausgleichen. Die Abweichungen zwischen den aus diesen Messungen berechneten Insets und den geometrisch berechneten Insets liegen in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,38 mm.
Die Ergebnisse aller Messungen zeigen zudem für die drei untersuchten Probanden einen kleineren binokularen Inset von 3,21 mm bis 4,18 mm auf als der für Standardgleitsichtgläser verwendete Inset von insgesamt 4,0 mm bis 5,0 mm.
Das Ziel der vorliegenden Bachelorthesis besteht in der Entwicklung und Herstellung eines Videootoskops. Das Vorgehen orientiert sich dabei an den Vorschriften und Verfahren zur Entwicklung eines Medizinproduktes, wie sie im Gesetz über Medizinprodukte aufgeführt sind.
Die Richtlinie 93/42/EWG nennt dazu zum einen grundlegende Anforderungen welche ein jedes Medizinprodukt erfüllen muss.
Zum anderen gibt sie, je nach Klassifizierung des Medizinproduktes, ein entsprechendes EG-Konformitätsverfahren vor.
Auf Basis dieses Verfahrens erfolgt sowohl die
Konstruktion des Videootoskops, als auch die technische Dokumentation der Entwicklung.
Für die Herstellung der Gehäuseteile wird ein handelsüblicher Stereolithographie-Drucker verwendet, wie er auch für den 3D-Druck von Otoplastiken zum Einsatz kommt.
Die elektronischen Komponenten bestehen aus einfach zu beziehenden Einzelteilen, die über einen Raspberry Pi Zero W im Inneren des Videootoskops angesteuert werden.
Als Betriebssystem kommt „Raspbian“ zum Einsatz.
Die einzelnen Funktionen, welche für den Betrieb des Videootoskops nötig sind, werden über separate Programme gesteuert. Das so entwickelte und hergestellte Videootoskop erfüllt die grundlegenden Anforderungen zur Durchführung einer
Videootoskopie.
Es liefert dazu die Möglichkeit das Bildmaterial mittels eines beliebigen Webbrowsers über einen
Live-Stream aufzurufen und zu verfolgen.
Hinsichtlich der Umsetzung der gesetzlichen Vorschriften besteht jedoch weiterer Handlungsbedarf um ein vollständiges EG-Konformitätsverfahren zu durchlaufen. Nur so sind eine CE-Kennzeichnung und ein Vertrieb des Videootoskops möglich.
Entwicklung eines Prototyps zur Aufnahme der Verzeichnung von Brillengläsern in Gebrauchsstellung
(2017)
Der Zweck bzw. das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Prototypen eines Messaufbaus zu entwickeln und zu konstruieren, mit welchem die Verzeichnung durch Brillengläser in Gebrauchsstellung computergesteuert unter verschiedenen Blickwinkeln aufgezeichnet und dargestellt werden kann.
Material und Methoden
Als Modellauge wird eine digitale Kamera verwendet, welche an einen Single-Board-Computer (Raspberry Pi Model 3 b) angeschlossen wird. Zur Realisierung der Blickbewegun-
gen wird ein Schrittmotor verwendet, der ebenfalls mit dem Raspberry Pi verbunden ist. Die Geräte werden durch einen externen PC über MATLAB (Version 2016b) angesteuert. Hierfür werden unterschiedliche Funktionen zur Steuerung der Kamera und des Schrittmotors entwickelt. Zudem wird ein mechanischer Aufbau entworfen und konstruiert, welcher die Lage des Augendrehpunkts, der Eintrittspupille des Auges und des augenseitigen Brillenglasscheitels berücksichtigt. An ihm sind der Hornhautscheitelabstand und die Vorneigung des Glases einstellbar. Schließlich werden zwei Gleitsichtgläser (GS 1 und GS 2) mit planer sphärischer Fernrefraktion untersucht und ihre statische und dynamische Verzeichnung dargestellt.
Ergebnisse
Sowohl GS 1 als auch GS 2 zeigen eine für Gleitsichtgläser typische statische und dynamische Verzeichnung.
Fazit
Der Prototyp liefert Aufnahmen, welche auf den subjektiven visuellen Eindruck durch ein Brillenglas hinsichtlich seiner Verzeichnung schließen lassen. Er kann somit für achfolgende Arbeiten als Ausgangspunkt herangezogen werden, welche sich mit der Verzeichnung von (Gleitsicht-) Gläsern in Gebrauchsstellung befassen.
Ziele: Mithilfe des in dieser Arbeit entwickelten Konzeptes soll die Sehleistung noch einfacher ermittelt werden. Hierfür soll das plusoptiX Binokular Autorefraktometer so weit verändert werden, dass es zusätzlich zum Ermitteln der Sehleistung genutzt werden kann. Methodik: Es wurden 212 Probanden im Alter von drei bis fünfzehn Jahren untersucht. Die Sehleistung wurde zum einen anhand der LEA Symbole ermittelt und zum anderen mithilfe des in dieser Arbeit entwickelten Konzeptes. Ergebnisse: In wenigen Fällen kam es zu einer Abweichung von einer Visusstufe. Hierbei lässt sich keine Tendenz feststellen mit welchem Verfahren die Probanden größere Schwierigkeiten hatten. Die Standardabweichung liegt bei den Probanden ohne Korrektur bei 0,35. Die Probanden mit Korrektur haben eine Standardabweichung von 0,44. Der durchschnittliche Nahvisus liegt bei 0,8. Zusammenfassung: Es lässt sich sagen, dass die Ermittlung der Sehleistung anhand dieses Konzeptes sehr gut durchführbar ist. Der Ablauf und die Eingabemaske lassen sich im weiteren Verlauf noch verbessern. Des Weiteren kann dieses Konzept langfristig für weitere Bereiche wie Myopie Management und Visual Training weiterentwickelt werden.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines Konzepts für eine Software zum Erler-nen der Refraktionsbestimmung, welches die Erweiterung um zusätzliche Refraktionsschritte und Refraktionsmethoden sowie eine Umsetzung der Programmierung ohne augenoptische Kenntnisse ermöglicht. Die Programmgestaltung soll in Oberfläche, Funktionsumfang und Probandeneigenschaften der realistischen Refraktionsbestimmung näher kommen als die bisher verfügbaren Refraktions-Simulationsprogramme „Refsim7“ und „Electric Optitian PE“.
Das Konzept umfasst die monokulare Refraktion für die Ferne mit den Methoden Kreuzzylindermethode und Zylindernebelmethode für die Bestimmung des Astigmatismus und Rot-Grün-Test und Sukzessiv-Abgleich als Methoden für den monokularen sphärischen Feinabgleich. Des Weiteren umfasst es die Umsetzung vier verschiedener Eigenschaften des Probanden, die sich auf die Kommunikation auswirken: normales Verhalten, kann sich nicht entscheiden, verwechselt rechts und links und hört schlecht. Ebenso werden in dem Konzept die Aspekte Augenerkrankungen und Hornhautscheitelabstand berücksichtigt. Dazu gibt es fünf verschiedene Auffälligkeiten des Probanden, die auf den Erkrankungszustand des Auges, auf das Erkrankungsrisiko oder auf die Berücksichtigung des HSA schließen lassen. Diese sind starke Refraktionsänderung über einen kurzen Zeitraum, ein optisch nicht korrigierbares Problem, ein geringer Visus, ein höheres Probandenalter und eine höhere Fehlsichtigkeit.
Die Vorgehensweise für die Arbeit ist wie folgt strukturiert. Zunächst wird eine Recherche über bestehende Programme zum Erlernen der Refraktion durchgeführt. Anschließend erfolgt die Erarbeitung von Grundlagen zur Refraktionsbestimmung und anderen Aspekten der Refraktion. Abschließend wird das Konzept aus der Recherche und den Grundlagen erarbeitet.
Die Bachelorarbeit widmet sich der Entwicklung eines automatisierten Telefonhörtests und dessen Nutzen in der Praxis der Akustikerin/ des Akustikers.
Eine kostenfreie, freiverfügbare Telefonleitung wird eingerichtet und der Nutzen sowie die Qualität des
Hörtests werden mithilfe einer Studie analysiert. Der Telefonhörtest entsteht in Kooperation mit der Hochschule Aalen für Technik und Wirtschaft und dem Frauenhofer-Institut Oldenburg
für digitale Medientechnologie. Für die Entwicklung des Telefonhörtests sind theoretische und praktische
Vorüberlegungen zu der Umsetzung notwendig. Im ersten Teil der Arbeit wird auf das Telefon und seine Funktionsweise sowie seine Bedeutung in der Gesellschaft eingegangen. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei die Übertragungsbreite des Telefons. Interessant ist auch die Erkenntnis des unveränderten Trends der Freizeitbeschäftigung der Deutschen. Im weiteren Verlauf werden die Anforderungen und die Umsetzung des Telefonhörtest geklärt. Der Test muss jederzeit frei verfügbar und kostenlos zu nutzen sein. Darüber hinaus sollte er leicht zu bedienen sein und nur wenig Zeit in Anspruch nehmen. Die Aufnahmen müssen zwingend gut verständlich, wiederholbar und bei jedem Anruf in gleicher Lautstärke wiedergegeben werden. Das
Tonbearbeitungsprogramm Audacity 1.3 Beta wird zur Aufnahme und Bearbeitung der Klangbeispiele verwendet. Die Datengröße der Aufnahmen werden für den Telefonserver minimiert und anschließend mit Audacity 1.3 Beta bearbeitet. Für die Validierung des Telefonhörtests wird mithilfe von Fragebögen eine Studie mit fünf Hörakustikbetrieben durchgeführt. Die zentralen Ergebnisse der durchgeführten Studie sind, dass 97 % der Hörgerätekunden und 81 % der Hörakustiker und Hörakustikerinnen ein Nutzen des Telefonhörtest sehen. 93 % der Befragten Akustiker und Akustikerinnen würden den Telefonhörtest in Zukunft anwenden oder bei passenden Fällen zur Unterstützung bei einer Hörgeräteanpassung nutzen. Der entwickelte Telefonhörtest zeigt, dass es möglich ist die gestellten Anforderungen umzusetzen. Die Verständlichkeit der Klangbeispiele werden von 88 % der Studienteilnehmer mit gut bis sehr gut bewertet und ist somit erfüllt. Da es sich um einen automatisierten Telefonhörtest handelt, ist auch die Wiederholbarkeit in gleichbleibender Lautstärke gegeben.
In der globalen Industrie und in der Medizin ist der 3D-Druck von Bauteilen oder als Grundlage für die Zellbesiedelung mittlerweile nicht mehr wegzudenken. Um Kosten und Zeit zu sparen, werden oft zunächst Prototypen im 3D-Druckverfahren hergestellt und auf Funktionalität getestet. Ziel der vorliegenden Arbeit „Entwicklung eines 3D-Ohrmodells“ war es zu überprüfen, ob es der aktuelle Stand der Forschung und Technik im vielseitigen Bereich des 3D-Druckes ermöglicht, ein 3D-Ohrmodell zu drucken, welches möglichst realitäts-nah und detailgetreu das menschliche Ohr wiederspiegelt und zu Ausbildungszwecken herangezogen werden kann. Dieses Ohrmodell soll verschiedene Anforderungen erfüllen. Einerseits soll es verschiedene Härtegrade aufweisen, vergleichbar mit dem menschlichen Ohr, insbesondere mit den Strukturen Ohrläppchen (Fettgewebe & Haut, weich), Knorpel (mittelhart) und Knochen (hart). Andererseits soll es anatomisch korrekt sein, da es auf dem Markt kaum Modelle gibt, die die anatomischen Gegebenheiten realitätsnah darstellen. Weiterhin soll es möglichst transparent sein, sodass es langfristig als Übungsohr in der Ausbildung von Hörgeräteakustiker/-meistern oder Studieren-den der Hörakustik in den Bereichen Ohrabformung und In-situ-Sondenschlauchplatzierung verwendet werden kann. Der Vorteil eines transpa-renten Modells ist die einfachere Beurteilung der Platzierung von wichtigen Komponenten, wie bspw. Sondenschlauch oder Abformmasse.
Als Ausgangslage für das 3D-Ohrmodell dienten Scan’s eines Ohrmuschelmo-dells und einer tiefen Ohrabformung, die per 3D-Scanner eingescannt, mit der Hilfe von CAD Experten bearbeitet, zusammengefügt und anschließend ausgedruckt wurden. Das Ergebnis dieses Entwicklungsprozesses ist ein Modell, welches die anatomischen Gegebenheiten sehr gut darstellt. Es wurde zunächst aus Kostengründen nur in unterschiedlichen Graustufen gedruckt, ein transparentes Modell ist aber zukünftig ebenso herstellbar. Das entwickelte Ohrmodell weist zwar unterschiedliche Härtegrade auf, Ohrläppchen und knorpeliger Teil des Ohres sind aber im direkten Vergleich zum menschlichen Ohr zu hart. In diesem Punkt besteht zukünftig noch viel Entwicklungspotential.
Das Ergebnis dieser Arbeit kommt der Ausgangsidee bereits ziemlich nah, es muss aber noch eine Weiterentwicklung der Materialqualität und –art stattfinden.
In dieser Bachelorarbeit wurde die Android-Applikation Aalener Optik-Formelrechner entwickelt. Sie soll die Studenten des Studiengangs Augenoptik bei der Berechnung einer Vielzahl von optischen Funktionen unterstützen. Zudem kann sie als Plattform für interaktive Vorlesungen verwendet werden und damit Studieninhalte effizienter vermitteln sowie den Lernerfolg steigern. Die implementierten Funktionen können semesterübergreifend verwendet werden.