Lumb Rescue Us

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Projektmanagement, Modul 3.5 b, Dozentin: Prof. Dr. Antonia B. Kesel LumbRescueUs Die peristaltische Lokomotion von Lumbricus terrestris als Vorbild für eine technische Applikation Gruppe 5 / Laufen

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Lumb Rescue Us. Die peristaltische Lokomotion von Lumbricus terrestris als Vorbild für eine technische Applikation Gruppe 5 / Laufen. Gliederung. Das biologische Vorbild Lumbricus terrestris Vorhandene technische Umsetzungen CRIM in Pisa Chirurgische Sonde der TU Ilmenau - PowerPoint PPT Presentation

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Projektmanagement, Modul 3.5 b, Dozentin: Prof. Dr. Antonia B. Kesel

LumbRescueUs

Die peristaltische Lokomotion von

Lumbricus terrestris

als Vorbild für eine technische

Applikation

Gruppe 5 / Laufen

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LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems

Gliederung• Das biologische Vorbild

– Lumbricus terrestris

• Vorhandene technische Umsetzungen– CRIM in Pisa– Chirurgische Sonde der TU Ilmenau

• Lawinenrettung als Anwendungsbereich

• Technische Umsetzung

• Ausblick und Auswertung

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Biologisches Vorbild

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LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems

Anatomie von Lumbricus terrestris

• Segmentierter Aufbau

• Homonome Metamerie

• Hydroskelett dient als Widerlager der Muskulatur

(Grafiken verändert nach Breidenbach, 2002)

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LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems

Bau und Funktion der Borsten

(Grafiken verändert nach Breidenbach, 2002)

Stechborsten Klammerborsten

Ankerborsten Körperborsten

Bewegungsborsten

Geschlechtsborsten

m200 • Borstenbildung im Follikelfundus

• Borstenbewegung durch Muskulatur

• Follikelhals als Austrittsstelle der Borste

• Vier Borstenpaare pro Segment

• Vier Borstentypen

• Körperborsten, Ring- und Längsmuskulatur als Funktionseinheit

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LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems

Lokomotion des Regenwurms

• Fortbewegung durch peristaltisches Kriechen

• Grundlage ist die Segmentverformung

• Reibung und Körperborsten als Widerlager

(verändert nach Quillin, 1999)

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Vorhandene technische Umsetzungen

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LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems

Miniature robotic crawler – CRIM

• Segmentverformung von L. terrestris als Grundlage

• Muskulatur in Form einer SMA-Einheit umgesetzt

• Widerhaken zur Reibungserzeugung

(Grafiken verändert nach Menciassi et al., 2006)

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PADeMIS – TU Ilmenau

• Peristaltische Lokomotion als Grundlage

• Kochsalzlösung für Hydroskelett

• Sonde für die minimal-invasive Wirbelsäulenchirurgie

(verändert nach Meier et al., 2003)

(nach Dietrich et al., 2004)

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Lawinenrettung

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Der LawinenballSnow Pulse

Bestehende RettungssystemeDas Lawinenverschüttetensuchgerät (LVS)Der Avalanche - AirbagDie AvaLung

(Paal et al., 2006)http://www.mountainmagic.com

http://www.lawinenball.athttp://www.bergzeit.de

(verändert nach http://www.besportier.com)

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Allgemeine InformationenLawinenunfälle zwischen 1990 und 2005 in Österreich und der Schweiz

Art des Rettungsystem Opfer Überlebende ÜberlebensrateOrtungssystemLVS 317 136 (181) 44,80%ohne 29,40%AktivsystemAvalanche Airbag 35 34 97,10%ohne 81%

Gesamt 1504*

(nach Brugger et al., 2007)

(verändert nach Brugger et al., 2007)

34 % bei 35 Min.

7 % bei 130 Min.

91 % bei 18 Min.

100 %

80 %

60 %

40 %

20 %

0 %

Üb

erle

ben

swah

rsch

ein

lich

keit

Verschüttungsdauer (Minuten)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

(verändert nach Paal et al., 2006)

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LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems

Optimierung durch Rettungswurm

• Automatisiertes Rettungssystem

• Punktsondierung / -ortung entfällt

• Erhöhter Komfort durch Platzeinsparung

• Möglicher Preisvorteil

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Technische Umsetzung

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Grundaufbau

• Sechs Lokomotionssegmente mit integrierten Borsten

• Jeweils ein Kopf- und Mittelsegment für Sensorik und Steuerung

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Umsetzung von Borsten & Motorik

• Vier Borsten pro Segment

• Linearmotor dient der Segmentstreckung und -stauchung

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Der Borstenaufbau

Borstenhalterung

Borste

zylindriger Aufbau schaufelartiger Aufbau

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Material

• Außenmaterial aus TPE-E (Thermoplastisches Polyester-Elastomer)– Sehr gute Kälte-, Witterungs- und Lösungsmittelbeständig– Gute Elastizität

• Hydraulikflüssigkeit als Widerlager der Lokomotion– 5,4 molare NaCl Lösung für niedrigen Gefrierpunkt

– < 0,1 % KMnO4 dient der Färbung

• Borsten aus Kunststoff

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Anbringung & Funktion des Systems

• Drucksensoren lösen den Rettungswurm aus

• Anschließende Bewegung Richtung Oberfläche

• Markierung durch gefärbte Segmentflüssigkeit

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Nächste Schritte

• Linearmotor (Segment/Borsten)

• Lichtsensorik

• Lagesensorik

• Mögliches Heizelement

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Ausblick

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Auswertung

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• Erweiterung der Thematik

• Thematische Verlagerung auf Theorie

• Schaffung von Grundlagen

Projektverlauf

• Zeitmanagement / Arbeitsverteilung

• Kommunikation / Datenaustausch

• Konfliktlösung

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Literaturverzeichnis• Breidenbach, J. (2002): Normalanatomie und – histologie des Lumbriciden

Lumbricus terrestris L. (Annelida, Oligochaeta), Dissertation Uni Münster• Brugger, H. et al. (2007): The impact of avalanche rescue devices on survival,

In: Resuscitation 75 (3), pp. 476-483• Dietrich, J. et al. (2004): Development of a peristaltically actuated device for the

minimal invasive surgery with a haptic sensor array, In: Micro- and Nanostructures of Biological Systems, Shaker-Verlag, Halle

• Meier, P. et al. (2003): Uniaxial and equi-biaxial tension tests of silicone elastomer, In: Busfield, Muhr (Eds.), Constitutive Models for Rubber III, Swets & Zeitlinger, Lisse, pp. 99-106

• Menciassi, A. et al. (2006): Development of a biomimetic miniature robotic crawler, In: Autonomous Robots 21 (2): pp. 155-163

• Paal, P. et al. (2006): Der Lawinennotfall – Eine aktuelle Übersicht, In: Der Anaesthesist 55 (3), pp. 314-324

• Quillin, K. J. (1999): Kinematic Scaling of locomotion by hydrostatic animals: Ontogeny of peristaltic crawling by the earthworm Lumbricus terrestris, In: The Journal of Experimental Biology 202, pp.661-674