Die Universität Stuttgart eröffnete am vergangenen Freitag ein neues Kompetenzzentrum für Laser-Doppler-Vibrometrie, das Messtechniken aus dem Maschinenbau für die Biomechanik nutzbar macht. Bei diesem Projekt kooperiert das Institut für Technische und Numerische Mechanik (ITM) der Universität Stuttgart mit der Polytec GmbH aus Waldbronn, dem Weltmarktführer auf dem Gebiet der berührungslosen Schwingungsmesstechnik.
Von den Forschungen profitieren insbesondere hörgeschädigte Menschen. „Mit unserer Ausstattung in der Lasermesstechnik schaffen wir Voraussetzungen für exzellente Forschung und fundierte Ausbildung“, so der Leiter des ITM, Prof. Peter Eberhard. Dr. Stefan König, Vertriebsingenieur bei Polytec ergänzt: „Die Laser-Doppler-Vibrometrie am ITM erlaubt uns interessante Anwendungen und tiefgehende Analysen.“
Die Laser-Doppler-Vibrometrie erfasst selbst kleinste Bewegungen im Nanometerbereich und macht dadurch insbesondere hochdynamische Vorgänge ohne Beeinflussung des Messobjekts zugänglich. Meist kommt sie bei der Entwicklung technischer Systeme wie Maschinen, Robotern oder Fahrzeugen zum Einsatz. Es gibt jedoch auch biologische bzw. medizinische Einsatzmöglichkeiten „Die Laservibrometrie ist eine grundlegende Methodik zur Erfassung und zum Verständnis von Schwingungen. Sie lässt sich daher auch bei biomechanischen Vorgängen wie der Schallübertragung durch das Mittelohr zum Innenohr anwenden“, erklärt Dr. Albrecht Eiber. Der stellvertretende Leiter des ITM erforscht seit Jahren mit Verfahren wie der Computersimulation Implantate, die eine Rekonstruktion eines durch Alter, Krankheit oder Unfall geschädigtes Gehör erlauben. Neben passiven „Ersatzteil“-Prothesen entwickeln die Forscher auch aktive Prothesen, die das eintreffende Schallsignal innerhalb des Ohres verstärken.
Wie sich die Prothesen bei unterschiedlichen Tönen tatsächlich verhalten und wie gut der Patient nach einer Operation wieder hört, war jedoch aufgrund der beengten Verhältnisse im Mittel- oder Innenohr und der Schmerzbelastung für den Patienten lange Zeit schwer zu ermitteln. Mit Hilfe der berührungsfreien Laser-Doppler-Vibrometrie sind solche Messungen nun möglich. Sie leistet daher einen wertvollen Beitrag zur Entwicklung von passiven Implantaten und aktiven Hörgeräten, die leistungsfähig und preisgünstig sind, ohne große Operation verpflanzt werden können und dem Patienten maximalen Komfort und Sicherheit bieten.
Auf dem Weg dahin kooperiert das ITM mit den Universitätskliniken Zürich, Köln und Hannover sowie mit mehreren Wirtschaftspartnern. Seit mehreren Jahren arbeitet das Institut mit verschiedenen Typen von Laser-Doppler-Vibrometern der Firma Polytec, so dass erhebliche gemeinsame Kompetenzen aufgebaut wurden. Das Kompetenzzentrum macht es möglich, Erfahrungen und Erkenntnisse sowie künftige Einsatzmöglichkeiten der Laser-Doppler-Vibrometrie in Biomechanik, Medizin und Maschinenbau aufzuzeigen. Zudem spielt die Verknüpfung von Messungen und Simulationen eine wichtige Rolle.
Für Studierende ergeben sich durch das Zentrum vielfältige Fragestellungen für Projekt-, Abschluss- und Doktorarbeiten rund um das Thema Schwingungsmesstechnik und Laser-Doppler-Vibrometrie.
Weitere Informationen:
Prof. Peter Eberhard, Dr. Albrecht Eiber, Universität Stuttgart, Institut für Technische und Numerische Mechanik, Tel. 0711/685- 66389, -66393,
E-Mail: peter.eberhard@itm.uni-stuttgart.de, albrecht.eiber@itm.uni-stuttgart.de
Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation, Tel. 0711/685-82176,
E-Mail: andrea.mayer-grenu@hkom.uni-stuttgart.de
Von den Forschungen profitieren insbesondere hörgeschädigte Menschen. „Mit unserer Ausstattung in der Lasermesstechnik schaffen wir Voraussetzungen für exzellente Forschung und fundierte Ausbildung“, so der Leiter des ITM, Prof. Peter Eberhard. Dr. Stefan König, Vertriebsingenieur bei Polytec ergänzt: „Die Laser-Doppler-Vibrometrie am ITM erlaubt uns interessante Anwendungen und tiefgehende Analysen.“
Die Laser-Doppler-Vibrometrie erfasst selbst kleinste Bewegungen im Nanometerbereich und macht dadurch insbesondere hochdynamische Vorgänge ohne Beeinflussung des Messobjekts zugänglich. Meist kommt sie bei der Entwicklung technischer Systeme wie Maschinen, Robotern oder Fahrzeugen zum Einsatz. Es gibt jedoch auch biologische bzw. medizinische Einsatzmöglichkeiten „Die Laservibrometrie ist eine grundlegende Methodik zur Erfassung und zum Verständnis von Schwingungen. Sie lässt sich daher auch bei biomechanischen Vorgängen wie der Schallübertragung durch das Mittelohr zum Innenohr anwenden“, erklärt Dr. Albrecht Eiber. Der stellvertretende Leiter des ITM erforscht seit Jahren mit Verfahren wie der Computersimulation Implantate, die eine Rekonstruktion eines durch Alter, Krankheit oder Unfall geschädigtes Gehör erlauben. Neben passiven „Ersatzteil“-Prothesen entwickeln die Forscher auch aktive Prothesen, die das eintreffende Schallsignal innerhalb des Ohres verstärken.
Wie sich die Prothesen bei unterschiedlichen Tönen tatsächlich verhalten und wie gut der Patient nach einer Operation wieder hört, war jedoch aufgrund der beengten Verhältnisse im Mittel- oder Innenohr und der Schmerzbelastung für den Patienten lange Zeit schwer zu ermitteln. Mit Hilfe der berührungsfreien Laser-Doppler-Vibrometrie sind solche Messungen nun möglich. Sie leistet daher einen wertvollen Beitrag zur Entwicklung von passiven Implantaten und aktiven Hörgeräten, die leistungsfähig und preisgünstig sind, ohne große Operation verpflanzt werden können und dem Patienten maximalen Komfort und Sicherheit bieten.
Auf dem Weg dahin kooperiert das ITM mit den Universitätskliniken Zürich, Köln und Hannover sowie mit mehreren Wirtschaftspartnern. Seit mehreren Jahren arbeitet das Institut mit verschiedenen Typen von Laser-Doppler-Vibrometern der Firma Polytec, so dass erhebliche gemeinsame Kompetenzen aufgebaut wurden. Das Kompetenzzentrum macht es möglich, Erfahrungen und Erkenntnisse sowie künftige Einsatzmöglichkeiten der Laser-Doppler-Vibrometrie in Biomechanik, Medizin und Maschinenbau aufzuzeigen. Zudem spielt die Verknüpfung von Messungen und Simulationen eine wichtige Rolle.
Für Studierende ergeben sich durch das Zentrum vielfältige Fragestellungen für Projekt-, Abschluss- und Doktorarbeiten rund um das Thema Schwingungsmesstechnik und Laser-Doppler-Vibrometrie.
Weitere Informationen:
Prof. Peter Eberhard, Dr. Albrecht Eiber, Universität Stuttgart, Institut für Technische und Numerische Mechanik, Tel. 0711/685- 66389, -66393,
E-Mail: peter.eberhard@itm.uni-stuttgart.de, albrecht.eiber@itm.uni-stuttgart.de
Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation, Tel. 0711/685-82176,
E-Mail: andrea.mayer-grenu@hkom.uni-stuttgart.de
