Mechanische Beurteilung von Flüssigkeitsverschiebungen im menschlichen Körper auf einer Kurzarmzentrifuge

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde eine gravimetrische Messapparatur für den Einsatz auf einer Kurzarmhumanzentrifuge entworfen. Mit der Hilfe dieses Messsystems werden, in an diese Arbeit anschließenden Studien, Untersuchungen hinsichtlich der absoluten Blutvolumenverschiebung im menschlichen Körper durchgeführt. Gewünscht war vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt eine auf gravimetrischer Basis arbeitende Methode, die es ermöglicht, Blutvolumenverschiebungen im menschlichen Körper auf einer Kurzarmzentrifuge zu visualisieren. Hierbei stellte sich die Zentrifugalkraft als die wesentliche Herausforderung an die Konstruktion heraus. Die Ausarbeitung des erforderlichen Konzepts fand nach VDI 2221 statt. In diesem Rahmen wurden verschiedene Konzepte aufgestellt, wobei eine Abwägung zwischen finanziellem und zeitlichem Aufwand, sowie der Sicherstellung der Verifizierbarkeit der gestellten Aufgabe stattgefunden hat. Dabei wurde das Konzept realisiert, welches den Körper des Probanden mittels drei Auflagepunkten in die zwei wesentlichen Segmente, Oberkörper und Beine, unterteilt. Die Auflagepunkte unter Schulter und Hüfte wurden als eigenständige Messmodule ausgearbeitet. Diese bestehen aus jeweils vier parallel geschalteten DMS-Kraftaufnehmern, deren Gebrauchssicherheit gegen Überlast und Einflüssen der Zentrifugalkraft durch mechanische Sicherungen gewährleistet wird. Durch eine Justierung und Kalibrierung der Kraftaufnehmer und Messverstärker konnten nach VDI 2624 Messungen zur Klassifizierung des Systems durchgeführt werden, indem das am DLR etablierte Datenerfassungssystem, BIOPAC MP150, verwendet wurde. Dabei zeigte sich, dass die erreichbare Messgenauigkeit nach einer Tarierung in dem vom DLR geforderten Toleranzbereich von 50 Gramm liegt.