Entwicklung eines Positionierkonzepts für die Messeinheit der kontaktlosen Augeninnendruckmessung

Zusammenfassung: Die vorliegende Studienarbeit befaßt sich mit der Entwicklung des Konzeptes für ein Positioniersystem. Das System wird in einem portablen, kontaktlosen Tonometer eingesetzt, das es betroffenen Patienten ermöglicht, an sich selbst eine Augeninnendruckmessung vorzunehmen. Die Meßeinheit für die Augeninnendruckmessung soll in allen drei Raumrichtungen durch Translation oder Rotation ausgelenkt werden. Für das gesamte Tonometer ist eine sehr geringe Masse von höchster Bedeutung, daher muß das Positioniersystem selbst ebenfalls so leicht wie möglich konzipiert werden. Für die Erstellung dieses Positionierkonzepts wird auf verschiedene Arten von Wirkprinzipien eingegangen, die eine Kraft erzeugen beziehungsweise eine Auslenkung ausführen können. Darunter fallen hauptsächlich das elektrodynamische, elektrostatische, elektromagnetische und piezoelektrische Wirkprinzip, sowie ein hydraulisches beziehungsweise pneumatisches System. Nach einer groben Vorauswahl, werden für die Elektrodynamik und Elektromagnetik in den folgenden Abschnitten mögliche Aktoren vorgestellt, wobei nach Zukaufteilen und individuell gestalteten Anfertigungen unterschieden wird. An die Auflistung der verschiedenen Aktoren als Zukaufteil schließt sich eine Aussortierung der in Frage kommenden Varianten an. Ein Vergleich der Aktorsysteme als individuelle Entwicklung führt zu dem Ergebnis, daß das elektrodynamische Prinzip für einen möglichen Aufbau am geeignetesten ist. Das Drehspulsystem und das Tauchspulsystem werden auf die Möglichkeit sie um einen weiteren Freiheitsgrad zu ergänzen überprüft. Eine Kombination von Freiheitsgraden in einem Aktor ist durch die geschickte Anordnung von Spulen und Magnetfeldern bei beiden Systemen möglich. Als Ergebnis davon kann ein Tauchspulsystem dimensioniert werden, das über zwei translatorische Freiheitsgrade verfügt. Ein ebenfalls dimensioniertes Drehspulsystem ermöglicht die Realisierung des dritten Freiheitsgrades. Für die beiden Systeme ergeben sich die technischen Daten: Tauchspulsystem: * Gesamtgewicht: 70g * Gewicht Kern und Spulen: 20g * Gewicht Magnetkreis: 50g * Außenabmessungen: 40mm x 26mm x 10mm * Kraft: 0,15N * Spannung: 12V * Strom: 0,1A * Leistung: 1,2W Drehspulsystem: * Gesamtgewicht: 40g * Gewicht Kern und Spulen: 13g * Gewicht Magnetkreis: 26g * Außenabmessungen: 40mm x 36mm x 5mm * Drehmoment: 1mNm * Spannung: 12V * Strom: 0,05A * Leistung: 0,6W Am Ende dieser Arbeit ist ein konzipiertes Gesamtsystem bestehend aus dem Drehspulsystem für einen rotatorischen Freiheitsgrad, und ein Tauchspulsystem für zwei translatorische Freiheitsgrade entstanden. Dieses System ist teilweise schwerer als ein mit Zukaufteilen erstelltes System, aber unter Umständen genauer und kostengünstiger. Ein Aufbau zum direkten Vergleich steht noch aus