Thesis (doctoral)--Humboldt-Universiẗat, Berlin, 2003.

Zugl.: Rostock, Univ., Diss., 2007

Ziel dieser Arbeit war es, die Möglichkeiten zur Verwendung des Auges bzw. der Augenvorderkammer als spektroskopische Zelle für nicht-invasive In-vivo-Messungen zu untersuchen. Dabei stand vor allem die Geräte-technische Umsetzung und die Entwicklung geeigneter Auswertestrategien im Vordergrund. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die spektroskopische Untersuchung von Kammerwasser-Substanzen möglich ist. Durch den Einsatz der UV/VIS-Spektroskopie konnte Fluorescein in vivo bestimmt werden. Die Anwendung der NIR-Spektroskopie eignet sich vor allem zur Bestimmung von Glucose im Kammerwasser. Die Güte der Glucose-Bestimmung ist von verschiedenen Faktoren abhängig, wie z. B. dem verwendeten Gerät, den Parameter der Auswertung und der Temperatur. Für weitergehende Studien sollten daher die in dieser Arbeit aufgedeckten Probleme und Strategien beachtet werden. / The aim of this work was to determine the possibilities of using the human eye or more precisely the anterior chamber as spectroscopic cell for non-invasive in vivo measurements. The focus lay on the technical realization and the development of a suitable analysis strategy. This work showed that spectroscopic investigations of substances in the aqueous humor are possible. Fluorescein was determined in vivo by use of UV/VIS spectroscopy. NIR spectroscopy is a suited technique for the non-invasive glucose determination in the anterior chamber. The quality of the glucose determination depends on several factors, e. g. the instrument, the analysis parameters and the temperature. Any further studies on this field should take these factors into account.

Lübeck, Med. Universität, Thesis (doctoral), 2002.

Zugl.: Karlsruhe, Univ., Diss., 2008

Universiẗat, Diss., 2008--Frankfurt (Main). / Engl. Übers. des Hauptsacht.: Non-invasive measurement of blood parameter with infrared-quantum cascade laser and photoacoustic detection.

Zugl.: Berlin, Freie Universiẗat, Diss.

Klauenerkrankungen sind die Hauptursache für Lahmheiten bei Milchkühen und eine der Hauptabgangsursachen in den Betrieben. Für die Erkennung und Prävention von Lahmheiten sind ein biomechanisches Verständnis und präventive Optionen notwendig. Die biplanare Hochfrequenz-Fluoreszenz-kinematografie (HFK) stellt ein neuartiges Verfahren dar, welches Vermessungen von knöchernen Strukturen an lebenden Tieren während der Fortbewegung mit einer sehr hohen Präzision ermöglicht. In Kombination mit Computertomografie gestützten Knochenaufnahmen können dreidimensionale Animationen von Knochen-bewegungen angefertigt werden, um die Biomechanik der Klaue zu erforschen. Der Goldstandard, die markerbasierte Animation, erfordert die Implantation von drei röntgendichten Markern in den zu untersuchenden Knochen, daher ist die Anwendbarketi bei lebenden Tieren limitiert. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, nichtinvasive Rekonstruktionsmethoden der bovinen distalen Gliedmaße einzusetzen und zu evaluieren. Mit Kenntnis der Animationsdaten sollte die Analyse der Lokomotion lebender Rinder erfolgen, um erstmals Bewegungsumfänge in den proximalen und distalen Interphalangealgelenken zu bestimmen. Die vorliegende Studie zeigt, dass Flexion und Extension die Hauptbewegungsrichtungen in den proximalen und distalen Interphalangealgelenken des Rindes sind, jedoch auch extrasagittale Bewegungen in nennenswerten Umfängen auftreten. Extrasagittale Bewegungen spielen für das Kompensieren mediolateraler Imbalancen eine Rolle.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Anatomie und Biomechanik der Klaue des Rindes 2 2.1.1 Biomechanisch relevante Strukturen der distalen Vordergliedmaße des Rindes 2 2.1.1.1 Knöcherne Strukturen der distalen Vordergliedmaße 2 2.1.1.2 Gelenke der distalen Vordergliedmaße 2 2.1.1.3 Muskeln der distalen Vordergliedmaße 4 2.1.2 Der Klauenschuh und die Fußung der Klaue 7 2.1.3 Bewegungsablauf von Kühen 10 2.2 Klaue Boden Interaktion 12 2.2.1 Bedeutung von Untergründen für die Bewegung des Rindes 12 2.2.2 Bedeutung von Untergründen für das Wohlbefinden des Rindes 13 2.2.3 Bedeutung von Untergründen für die Klauengesundheit 16 2.3 Methoden zur Analyse kinematischer Prozesse 19 2.3.1 Bisherige Verfahren zur Analyse kinematischer Prozesse 19 2.3.2 Biplanare Hochfrequenz Fluoreszenzkinematografie 21 2.3.2.1 Markerbasierte Animation 23 2.3.2.2 Markerlose Animation 25 3 Tiere, Material, Methoden 30 3.1 Tiere 30 3.2 Evaluierung markerloser Animationsmethoden ex vivo 31 3.2.1 Markerimplantation 31 3.2.2 Computertomografie und Knochenmodelle 32 3.2.3 Biplanare Hochfrequenz Fluoreszenzkinematografie 32 3.2.4 Dreidimensionale Animation der distalen Gliedmaße 34 3.2.4.1 Markerbasierte Animationsmethode 34 3.2.4.2 Markerlose Animationsmethoden 35 3.2.5 Datenanalyse 38 3.2.6 Statistische Auswertung 40 3.3 Untersuchung der Gelenkwinkeländerung auf Beton und Gummiboden in vivo 41 3.3.1 Markerimplantation 41 3.3.2 Computertomografie und Knochenmodelle 41 3.3.3 Biplanare Hochfrequenz Fluoreszenzkinematografie 42 3.3.4 Markerbasierte Animationsmethode 42 3.3.5 Markerlose, manuelle dreidimensionale Animationmethode 43 3.3.6 In vivo Messungen der Gelenkwinkel auf Beton und Gummiboden 44 4 Ergebnisse 48 4.1 Evaluierung markerloser Animationsmethoden ex vivo 48 4.1.1 Dreidimensionale Animation 48 4.1.2 Abweichung beider markerlosen Animationsmethoden für Translation 49 4.1.2.1 Euklidische Translationswerte beider markerlosen Animationsmethoden 49 4.1.2.2 Translationswerte in X, Y und Z-Richtungen beider markerlosen Animationsmethoden 52 4.1.2.3 Translationswerte beider markerlosen Animationsmethoden zwischen linker und rechter Knochenseite 53 4.1.3 Abweichung beider markerlosen Animationsmethoden für Rotation 55 4.1.3.1 Euklidische Rotationswerte beider markerlosen Animationsmethoden 55 4.1.3.2 Rotationswerte in X, Y und Z-Richtung beider markerlosen Animationsmethoden 57 4.1.3.3 Rotationswerte beider markerlosen Animationsmethoden zwischen linker und rechter Knochenseite 58 4.2 Untersuchung der Gelenkwinkel auf Beton und Gummiboden in vivo 60 4.2.1 Gelenkwinkel in den proximalen Interphalangealgelenken 61 4.2.1.1 Gelenkwinkel in den proximalen Interphalangealgelenken auf Beton 62 4.2.1.2 Gelenkwinkel in den proximalen Interphalangealgelenken auf Gummiboden 65 4.2.1.3 Vergleich des Bewegungsumfangs der proximalen Interphalangealgelenke auf Beton und Gummiboden 68 4.2.2 Gelenkwinkel in den distalen Interphalangealgelenken 70 4.2.2.1 Gelenkwinkel in den distalen Interphalangealgelenken auf Beton 70 4.2.2.2 Gelenkwinkel in den distalen Interphalangealgelenken auf Gummiboden 73 4.2.2.3 Vergleich des Bewegungsumfangs der distalen Interphalangealgelenke auf Beton und Gummiboden 75 5 Diskussion 77 5.1 Methodik 77 5.1.1 Biplanare Hochfrequenz Fluoreszenzkinematografie 78 5.1.2 Nichtinvasive Animationsmethoden 80 5.1.3 Gelenkwinkel der Interphalangealgelenke in vivo 81 5.2 Ergebnisdiskussion 82 5.2.1 Manuelle Animationsmethode ex vivo 83 5.2.2 Semiautomatische Animationsmethode ex vivo 84 5.2.3 Vergleich beider markerlosen Verfahren ex vivo 85 5.2.4 Gelenkwinkel in den Interphalangealgelenken in vivo 88 5.2.4.1 Gelenkwinkel in den proximalen Interphalangealgelenken 88 5.2.4.2 Gelenkwinkel in den distalen Interphalangealgelenken in vivo 90 5.2.4.3 Vergleich des Bewegungsumfangs der Interphalangeal- gelenke auf Beton und Gummiboden 92 5.3 Schlussfolgerungen und Ausblick 95 6 Zusammenfassung 97 7 Summary 99 8 Literaturverzeichnis 101 9 Anhang 115

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Lagegeregelte Bewegungsachsen finden sich in nahezu allen aktuellen Werkzeug‐ und Produktionsmaschinen. Um eine hohe Qualität der hergestellten Produkte bei gleichzeitig möglichst hoher Effizienz sicherzustellen muss die Regelung der Bewegungsachsen genau auf das Regelstreckenverhalten abgestimmt sein. Informationen über die Regelstrecken können mit Verfahren der Identifikation ermittelt werden. Neben der Reglerparametrierung sind diese Informationen ebenfalls für Mechanismen der Maschinenüberwachung relevant, bei denen Fehlerzustände in den Maschinen und Anlagen (modellbasiert) frühzeitig erkannt werden sollen. Neben den Identifikationsmechanismen, welche derzeit im Bereich der Werkzeugmaschinen vorherrschend sind und meist auf Testsignalen basieren, können mit nichtinvasive Ansätzen wesentliche Parameter bestimmt werden, ohne in den Produktionsprozess einzugreifen zu müssen. Im vorliegend Beitrag wird dargestellt, wie derartige Verfahren im Umfeld der Werkzeugmaschine Anwendung finden können. Nach einer Einleitung wird im Beitrag der Stand der Technik zur Identifikation von Regelstreckenparametern an Bewegungsachsen beleuchtet. Das Hauptaugenmerk liegt dabei in der Unterscheidung von invasiven (Verfahren mit Testsignalen) und nichtinvasiven Identifikationsverfahren (ohne Testsignale). Aufbauend auf den Erkenntnissen der Literaturrecherche wird das eigene Vorgehen hinsichtlich Wahl der Modellstruktur und des Identifikationsverfahrens erläutert. Ausführungen zur Anregungsdetektion, gezielten Einflussnahe auf die Parameterschätzung, Fehlerbewertung und dem Einsatz der simulationsbasierten Optimierung schließen die theoretischen Betrachtungen zum Forschungsthema ab. Die erzielten Ergebnisse werden in einem weiteren Kapitel anhand eines Laborversuchsstandes und einer Werkzeugmaschine illustriert. Der letzte Abschnitt gibt eine Zusammenfassung des Forschungsvorhabens und erläutert zukünftige Schritte auf diesem Gebiet.