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Ausschreibung   Ausschreibung Region Frankfurt(Oder), Eisenhüttenstadt, Fürstenwalde/Spree, Königs Wusterhausen für Elektrotechnik

Ausschreibung Los-ID 1622549

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Sensor- und Aktuator-System
Sensor- und Aktuator-System
Zusammenfassung
Ziel des Projektes fast gait ist es, ein tragbares autonomes Sensor- und Aktuator-
System für Parkinson-Patienten zu entwickeln, dass in Echtzeit erkennt, ob das
Gangbild seines Trägers unregelmäßig wird. Parallel dazu wird das System
mittels Aktuatoren unmittelbar in Echtzeit einschreiten, bevor der Patient in den
Kontrollverlust fällt. Letzteres kann z.B. mittels akustischer oder taktiler Stimulation
erreicht werden, wie Forschungsarbeiten gezeigt haben. Untersucht werden
sollen hier insbesondere weniger stigmatisierende Methoden der Aktuatorik,
z.B. mittels Vibrationsgebung am Fuß oder Handgelenk. Am realistischsten und
wirkungsvollsten wird allerdings die Stimulation per Akustik angesehen. Neben der
Echtzeitfähigkeit, die das fast gait System leisten muss, ist eine höchstmögliche
Integrationsdichte zu erreichen, so dass sich das System quasi "unsichtbar" als
Assistenztechnologie im täglichen Leben tragen lässt. Dies wird die Akzeptanz
der angestrebten Lösung deutlich erhöhen und einer Stigmatisierung des Trägers
vorbeugen.
Ausgangspunkt für die technischen Entwicklungen des Projektes fast gait sind die
jeweilig neuesten Arbeiten der Partner IHP und Inshoerance (INS). Das IHP hat
eine kompakte, tragbare Sensoreinheit entwickelt, die die Aktivitäten des täglichen
Lebens von Schlaganfallpatienten mittels Bewegungserkennung klassifiziert
und bewertet. Ein verpackter kompletter Sensorknoten besitzt dabei lediglich die
Größe einer Streichholzschachtel. Die INS verfügt über ein Sensorsystem das
mit nur 100 Hz Sensorfrequenz eine Gangbildanalyse durchführt und sich zudem
durch eine niedrige Leistungsaufnahme auszeichnet. Die derzeit verfügbaren
Komponenten entsprechen zwar dem Stand der Technik, bedürfen aber zahlreicher
Untersuchungen und deutlicher Weiterentwicklungen, um die notwendigen
Echtzeitanforderungen für die Projektziele zu erreichen.
Die technische Realisierbarkeit eines solchen ultraschnellen Sensor-Aktuator-
Systems soll am Beispiel von Parkinson-Patienten in den Kliniken Schmieder (KS)
demonstriert werden.
Der Auftrag/die Unteraufträge werden sich hauptsächlich auf die Lieferung
folgender Komponenten/Arbeiten konzentrieren:
- eines kompletten Aktuatorsystems (Vibration/Ton + Bluetooth-Funkschnittstelle)
mit Hardware und Software
- einem Teilmodul als Vibrations- und Tongaber (ohne Funkschnittstelle zur
eventuellen Integration in das fast-gait Sensorsystem bzw. Schuhsohle),
- das Abbilden von Testaufbauten für Referenzmessungen zum Wirken
verschiedener haptischer und auditorischer Stimulationen an verschiedenen
Körperpunkten
- Kontrolle/Nachweis der Wirkungen durch Erfassung von EEGs
- Auswahl eines passendes Gehäuses sowie die Konstruktion einer prototypischen
Anbringung am Körper
- die Konformitätsbewertung im Bezug der notwendigen Kriterien zur
Studienzulassung, z.B. EN 60601 (elektrische Sicherheit und EMV-Richtlinie)
- die Teilnahme an Projektmeetings und Testphasen mit und bei den Partnern
Erwartete Kompetenzen eines möglichen Auftragsnehmers (AN):
Der potentielle Auftragnehmer sollte bereits über vorhandene Aktuator-Lösungen
verfügen um diese schnell in das Gesamtsystem einbringen zu können. Ebenfalls
wird erwartet, dass notwendige Anpassungen/Weiterentwicklungen durch den AN
durchführbar sind, wobei die Compliance mit EN 60601 erhalten bleiben muss.
Der AN sollte in der Lage sein selbstständig und in Kooperation mit den Partnern
niederschwellige Tests zur Akzeptanz bzw. Reizübertragung durchgeführt werden,
z.B. an welchen Stellen Probanden taktile Reize am besten spüren/hören. Weiteres
wünschenswertes Know-How:
- Zusammenarbeit mit Patienten als mögliche Kunden
- Zertifizierungen eines am Körper getragenen Aktuatormoduls
- Aufstellen von Lastenheften
- Erfahrung beim Design und der Durchführung von Studien
- Know-How in Gebrauchstauglichkeit, da die bequeme Tragbarkeit des Systems
für die Patienten eine übergeordnete Rolle spielen wird
- Aufnahme und Auswertung von EEG Messungen
Beiträge durch den AN im Bezug auf die AP und kalkulierte/prognostizierte
Umfänge des Auftragsvolumens in Arbeitsstunden:
Prinzipiell soll die Entwicklung in 2 groben Schritten erfolgen, nachfolgend
als Variante 1 und 2 bezeichnet. Als Variante 1 werden Testsysteme mit
den Sensorplattformen der INS und IHP zusammen mit dem zu liefernden
Aktuatorsystem bezeichnet. Diese sollen in erster Linie zur Aufzeichnung von
Gangmustern, Referenzmustern und zum Test der taktilen Wahrnehmung
Verwendung finden. Als Variante 2 wird im Weiteren die eigentliche
Weiterentwicklung der Komponenten zu einem neuen, vollständig integrierten,
Sensor-Aktuator-Gesamtsystem bezeichnet. Nachfolgend sind die notwendigen
Arbeiten pro Arbeitspaket (AP) skizziert:
AP1.1: Definition der Anwendungsszenarien (180 h)
- Zuarbeiten für die Zweckbestimmung (10 h)
- Aufstellungen von Kriterien für die Alltagstauglichkeit (85 h)
- Katalog der Nutzeranforderungen (85 h)
AP1.2: Ethische und rechtliche Anforderungen (350 h)
- Katalog aller zu erfüllenden Normen (255 h)
o Recherche der zutreffenden gesetzlichen Richtlinien (Einsatzort EU)
o Produktsicherheit
o Funkzulassungen
o Elektromagnetische Verträglichkeit, sowie
o Medizinprodukteverordnung der EU
- Beitrag zum Studiendesign des Partners KS (85 h)
- Feststellung Pre-Compliance für Patiententests und Erstellung des Dokuments zur
Sicherheitsbewertung des Aktuatorsystems für Variante 1 (10h)
AP1.3: Definition Zielparameter für einzelne Module (95 h)
- Recherche wissenschaftlicher Literatur und Austausch mit medizinischem
Personal zur Identifikation geeigneter Aktuatorplatzierung am Patienten (85h)
- Zielbeschreibungen für die Aktuator-Einheit (10 h)
AP1.4: Design der Testsysteme (Variante 1) der Ausgangsplattformen (170 h)
- Anpassung der Hardware des Aktuatorsystems, vornehmlich die Anbringung am
Körper, damit zielführende Tests mit Variante 1 gemacht werden können. (170 h)
AP2.1: Erstellung von Entwicklungssystemen (255 h)
- Anpassung der vorhandenen Aktuator Hardware für Variante 1 (255 h)
AP2.2: Performance-Evaluation Sensoren & BT (10 h)
- Evaluation der Aktuatorperformancewerte (10 h)
AP2.3: Entwicklung Signalisierungseinheit und Aktor (340 h)
- Entwicklung Signalisierungseinheit und flexibles Aktuatorsystem. Die
Signalisierungseinheit ist das Modul, welches die eigentliche Signalübertragung
am und auf den Körper mittels Vibration und Akustik ermöglicht. Das gesamte
Aktuatorsystem besteht dann im Weiteren aus einem Funkmodul, einem Prozessor
und der Signalisierungseinheit, die per Funk empfangene Befehle entsprechend
in Cueing Signale umsetzt. # Recherche, Tests und Evaluierung verschiedener
Aktoren in unterschiedlicher Anbringung (255 h)
- Lastenheft für Variante 2 des Aktuatorsystems (u.a. welches BT, Energielösung,
Mikrokontroller, Aktuatoren, Gehäuse etc.), das durch IHP und INS umzusetzen ist
(85 h)
AP2.5: Packaging und Gehäuseintegration (425 h)
- Recherche verfügbare Massenware von Gehäusen für Variante 1,
Designerstellung und CAD für Variante 2 (255h)
- Alltagstaugliche Anbringung der Aktuatoren am Körper (170 h)
AP3.2: Software für Signalisierungseinheit (510 h)
- Firmware des flexiblen Aktuatorsystems und seiner Komponenten: Treiber für
Ansteuerung der Signalisierungseinheit und Aktuatorsystem (Anpassung Firmware
Variante 1 + zusätzliche Software für Tests am Patienten zum Labelling von
Freezing, manuelles Auslösen der Stimulation durch Therapeuten ...) + Firmware-
Entwicklung für Variante 2 (510 h)
AP4.1: Robustheit/Korrektheit der Messverfahren (765 h)
- Allg. technischer Support für Erprobungen der Implementierungen für
beide Plattformvarianten und den verschiedenen Aktor-Varianten in realen
Anwendungsszenarien. (85 h)
- Durchführung von Erprobungen bezüglich Wahrnehmung von Aktuatoring
und Cueing, u.a. abzielend auf die Fragestellung, wie schnell die Vibration im
Gehirn wahrgenommen wird durch EEG Messungen. Dies erfolgt parallel bzw. als
Nebenstudie zur eigentlichen Studie. (680 h)
AP4.3: Dokumentation und Auswertung von Patientenfeedback
- Auswertung von Patientenfragebögen zum Handling und zur Zuverlässigkeit
so-wie zur Alltagstauglichkeit der fast gait Prototypen, Auswertung notwendiger
Supportaktivitäten während der Testphasen (85 h)
Sonstige Beiträge
- Teilnahme an Projektmeetings und Konferenzen
- Beiträge zu Projektreport gegenüber dem Projektträger und dem BMBF
- Forschungsgebäude, Laborgebäude
15 - Frankfurt(Oder), Eisenhüttenstadt, Fürstenwalde/Spree, Königs Wusterhausen
Öffentlicher Auftraggeber
Offenes Verfahren (VOL/A)
Dienstleistung
DE: Deutschland
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