Masterstudiengang „Embedded Systems“: Student optimiert Inkubator im Labor
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Entwicklung eines Systems zur Fernüberwachung und Visualisierung laborbasierter Prozesse
Im Analytiklabor der Hochschule Pforzheim werden Biochemie und molekulare Diagnostik im Bachelorstudium „Medizintechnik“ erleb- und begreifbar: Auf 123 Quadratmetern bietet der Containerbau der Fakultät für Technik Platz für Gruppen von bis zu 20 Studierenden. Verwendete Geräte und Chemikalien spiegeln Teile der Grundausstattung eines biochemischen Forschungslabors wider – so zum Beispiel der Inkubator, der für das Wachstum von Zellen außerhalb des Körpers optimale Bedingungen schaffen soll. Dieses Gerät wurde nun von Patrick Hanner, Absolvent des Bachelorstudiengangs „Elektrotechnik/ Informationstechnik“ und Student des Masterstudiengangs „Embedded Systems“, noch weiter optimiert. Im Rahmen seiner Projektarbeit „Entwicklung eines Systems zur Fernüberwachung und Visualisierung laborbasierter Prozesse“ stattete er das Gerät mit einem Sensorboard aus, das Temperatur und CO2-Gehalt im Inneren misst und Alarm schlägt, wenn zum Beispiel die Tür des Inkubators versehentlich nicht richtig geschlossen wurde – „somit können Schäden an den Zellkulturen vermieden werden“, erklärt Patrick Hanner. „Ein sehr gutes Beispiel dafür, wie unsere Studiengänge ineinandergreifen und man durch ihre interdisziplinäre Verknüpfung tatsächliche Erleichterung und Verbesserung alltäglicher Prozesse, auch in unserer Lehre erreicht. Von Studierenden für Studierende“, lobt auch Prof. Dr. rer. nat. Tobias Preckel, der das Labor leitet und im Bachelorstudiengang „Medizintechnik“ lehrt.
Der Inkubator, auch Brutschrank genannt, ist ein Laborgerät für zellbiologische und biotechnologische Arbeiten. Er dient der Kultivierung von Zell- und Gewebekulturen. Der Inkubator simuliert dabei die physiologischen Umgebungsbedingungen für diese Kulturen durch Beibehaltung einer konstanten Temperatur, normalerweise 37°C, eines konstanten CO2-Gehaltes (zur Beibehaltung eines bestimmten pH-Wertes in der Kultur) und einer feuchtigkeitsgesättigten Atmosphäre. „Temperatur und CO2-Gehalt sind damit qualitätskritische Parameter“, erklärt Tobias Preckel und führt auch gleich den praktischen Lehrzweck im Studiengang „Medizintechnik“ weiter aus: „Wir wollen Gewebekulturen nutzen, um die Interaktion zwischen Gewebe und Implantat bei unterschiedlichen Materialien zu untersuchen. Unsere Studierenden arbeiten hier auch mit dem Institut für Werkstoffe und Werkstofftechnologien der Hochschule zusammen.“
Neben einer Schnittstelle zum Inkubator beinhaltet Patrick Hanners System unter anderem eine von ihm entwickelte Hardware zur Messung verschiedener Umgebungsparameter wie z. B. der Temperatur. „Mein System ist in der Lage, eine Verbindung zu einem Server herzustellen, Daten in einer Datenbank zu speichern, sowie die Daten aufzubereiten und zu visualisieren“, gibt der Masterstudent einen vereinfachten Einblick in seine komplexe Arbeit. Sowohl die Software zur Kommunikation mit der Datenbank als auch die Firmware auf der Hardware entwickelte der Masterand selbst in der Programmiersprache C++. Das Projekt ist quelloffen auf der Plattform GitHub verfügbar.
Absolventen des Masterstudiengangs „Embedded Systems“ erwerben die Fähigkeit, Automatisierungs-, Informations- und Kommunikationssysteme zu entwerfen. Sie beschäftigen sich mit den Themen Systementwurf, Hardware-Entwurf, Software-Design, Signaldarstellung und Informationsübertragung, Projektmanagement und Technikrecht. Theoretische und praktische Grundlagen werden im Rahmen anspruchsvoller interdisziplinärer Projekte verknüpft und vertieft. Nach dem Studium leiten Embedded Systems-Experten als Fach- oder Führungskraft beispielsweise Entwicklungsprojekte oder übernehmen in kleineren Unternehmen die technische Gesamtverantwortung. Dank ihrer fundierten technischen Ausbildung können sie auch im Vertrieb oder Management von technisch komplexen Produkten arbeiten. Studienvoraussetzung ist ein guter Abschluss (2,5 oder besser) eines technisch orientieren Bachelor- oder Diplom-Studiums, zum Beispiel der Elektrotechnik, Informationstechnik, Technischen Informatik oder verwandter Hochschulgrade in Studiengängen wie z. B. Nachrichtentechnik, Mikrosystemtechnik, Automatisierungstechnik, Mechatronik, Medizintechnik oder Informatik, mit Schwerpunkt auf Embedded Systems. Ein Zugang ist auch nach mehreren Jahren Berufstätigkeit möglich.