http://www.hackteria.org/wiki/api.php?action=feedcontributions&user=Tbkaufma&feedformat=atomHackteria Wiki - User contributions [en]2024-03-28T13:52:15ZUser contributionsMediaWiki 1.28.0http://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27893Team Hacker2018-03-02T20:11:57Z<p>Tbkaufma: /* Skill Share Sessions */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team mehrere Events. So zum Beispiel wurden harte Kämpfe am Tischfussballtisch ausgetragen. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie sehr instabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen, der auf der [https://backyardbrains.com/experiments/muscleSpikerShield Website zum Experiment] zum Download zur Verfügung stand. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Letzeres wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. Mehr Informationen dazu sind auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]] verfügbar. Die folgenden Kurse wurden von den Mitgliedern des Teams Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter Basics ===<br />
Diese Skill Share Session wurde vom Team Hacker vorbereitet und durchgeführt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]]<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben gleichzeitig am Roboter gearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besprechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht sehr ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27892Team Hacker2018-03-02T20:10:19Z<p>Tbkaufma: /* Skill Share Sessions */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team mehrere Events. So zum Beispiel wurden harte Kämpfe am Tischfussballtisch ausgetragen. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie sehr instabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen, der auf der [https://backyardbrains.com/experiments/muscleSpikerShield Website zum Experiment] zum Download zur Verfügung stand. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Letzeres wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. Mehr Informationen dazu sind auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]] verfügbar. Die folgenden Kurse wurden von den Mitgliedern des Teams Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben gleichzeitig am Roboter gearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besprechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht sehr ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27891Team Hacker2018-03-02T20:09:35Z<p>Tbkaufma: /* Skill Share Sessions */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team mehrere Events. So zum Beispiel wurden harte Kämpfe am Tischfussballtisch ausgetragen. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie sehr instabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
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Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen, der auf der [https://backyardbrains.com/experiments/muscleSpikerShield Website zum Experiment] zum Download zur Verfügung stand. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
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'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
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[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
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<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
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[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Letzeres wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. Mehr Informationen dazu sind auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]] verfügbar. Die folgenden Kurse wurden von den Mitgliedern des Teams Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
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Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben gleichzeitig am Roboter gearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besprechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht sehr ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27890Team Hacker2018-03-02T20:09:09Z<p>Tbkaufma: /* Skill Share Sessions */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team mehrere Events. So zum Beispiel wurden harte Kämpfe am Tischfussballtisch ausgetragen. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie sehr instabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen, der auf der [https://backyardbrains.com/experiments/muscleSpikerShield Website zum Experiment] zum Download zur Verfügung stand. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Letzeres wurde von der Gruppe Hacker vorbereitet und durchgeführt. Mehr Informationen dazu sind auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]] verfügbar. Die folgenden Kurse wurden von den Mitgliedern des Teams Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben gleichzeitig am Roboter gearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besprechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht sehr ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27889Team Hacker2018-03-02T20:07:57Z<p>Tbkaufma: /* Skill Share Sessions */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team mehrere Events. So zum Beispiel wurden harte Kämpfe am Tischfussballtisch ausgetragen. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie sehr instabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen, der auf der [https://backyardbrains.com/experiments/muscleSpikerShield Website zum Experiment] zum Download zur Verfügung stand. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Letzeres wurde von der Gruppe Hacker vorbereitet und durchgeführt. Mehr Informationen dazu sind auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]] verfügbar. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
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Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben gleichzeitig am Roboter gearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besprechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht sehr ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27888Team Hacker2018-03-02T20:05:16Z<p>Tbkaufma: /* Muscle SpikerShield Experiment */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team mehrere Events. So zum Beispiel wurden harte Kämpfe am Tischfussballtisch ausgetragen. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie sehr instabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen, der auf der [https://backyardbrains.com/experiments/muscleSpikerShield Website zum Experiment] zum Download zur Verfügung stand. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben gleichzeitig am Roboter gearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besprechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht sehr ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27887Team Hacker2018-03-02T20:04:06Z<p>Tbkaufma: /* Muscle SpikerShield Experiment */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team mehrere Events. So zum Beispiel wurden harte Kämpfe am Tischfussballtisch ausgetragen. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie sehr instabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen, der von der [https://backyardbrains.com/experiments/muscleSpikerShield Website zum Experiment] heruntergeladen wurde. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben gleichzeitig am Roboter gearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besprechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht sehr ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27245Team Hacker2018-02-22T10:56:36Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht sehr ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Medizintechnik_DIY_2020&diff=27243Medizintechnik DIY 20202018-02-22T10:56:03Z<p>Tbkaufma: /* Zusammenfassung und Reflektion */</p>
<hr />
<div><div style="float:right" class="toclimit-3">__TOC__</div><br />
<br />
== Kurzbeschreib ==<br />
<br />
Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet.<br />
<br />
== Location(s) ==<br />
'''FabLab Horw (Trakt I)'''<br />
<br />
<gallery mode="packed-hover" widths=320px heights=200px><br />
File:Fablab_groundFloor.jpg|Fablab Luzern<br />
File:Fablab_upperFloor.jpg<br />
File:IMG_20180213_165204.jpg|After the 2nd day<br />
File:diyMedTech_fullHouse.jpg<br />
</gallery><br />
<br />
<br />
'''Unterrichtsraum D203 (Trakt II)''' <br />
<br />
'''Sitzungszimmer D1 (Trakt I)'''<br />
<br />
== Schedule ==<br />
<br />
Montag, 12. Februar - Samsta 17. Februar 2018<br />
<br />
Täglich von 9 - 12.30 and 13.30 - 17:00 Uhr<br />
<br />
Samstag 10:00 - 15:00 Uhr<br />
<br />
[[File:WeekGridMedTechDIY.png|700px]]<br />
<br />
=== Content ===<br />
<br />
Part 1: Introduction<br />
* Introduction into DIY and Fablab<br />
* Introduction of Winterschool<br />
* Wiki-Intro<br />
<br />
Part 2: <br />
* Lötle<br />
* Experimentiere<br />
<br />
Part3:<br />
* Skill Share Sessions - See more on [[BreakOut Methoden]]<br />
* [[Input Lectures on DIY, MedTech and Hacklabs]]<br />
<br />
Part4:<br />
* Prototyping<br />
* Experimenting<br />
* Refraining<br />
* more Prototyping<br />
<br />
Part 5:<br />
* Documentation<br />
* Presentation<br />
<br />
=== Input Lectures ===<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Overview of dusjagr's background from nanobiotechnology to making cheese and global workshopology. The role of temporary labs for collaborative prototyping, examples from Taiwan, Indonesia and Switzerland. Hackerspaces crossing digital- and biotechnologies.<br />
<br />
=== Skill Share Sessions ===<br />
<br />
[[File:SkillShares_Wall.jpg|800px]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]] ====<br />
Dienstag 15:00 oder jederzeit Thomas fragen<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]] ====<br />
<br />
Eine kurze Einführung im Photoshop ---> [[Team Lion]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Dumspter Diving - Team Gaudi]] ====<br />
<br />
Lasst uns mal die Kellergewölbe der HSLU erkunden!!! Viele Schätze erwarten uns...<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Anatomie - Team Fantastic Three]] ====<br />
Kurzer Einstieg in die komplexe Anatomie des Menschen.<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]] ====<br />
<br />
Mittwoch 13:30 Uhr, FabLab oberer Stock<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]] ====<br />
<br />
Donnerstag 9:00 & 09:30 Uhr beim Laser im FabLab<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Jonglieren - Team Babos]] ====<br />
<br />
Freitag 13:30 Uhr<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Fotografie - Team Giraffe]] ====<br />
Hier lernt ihr die Basics in Fotografie und könnt auch gleich mal etwas ausprobieren.<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Kreativitätstechniken - Team A-Team]] ====<br />
Mittwoch 14:00 Uhr im Raum D1, zusammen mit dem Team Krokodil - Sinnvolle Anwendungen<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Sinnvolle Anwendungen - Team Krokodil]] ====<br />
Mittwoch 14:00 Uhr im Raum D1, zusammen mit dem Team A-Team - Kreativität<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Elektro-Physiologie - Team Iguana]] ====<br />
<br />
Freitag 09:00 Uhr im Raum D1<br />
<br />
[[Team Iguana]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]] ====<br />
Mittwoch 09:00 Uhr F203<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Arduino Programmieren - Team Jay]] ====<br />
Freitag 10:00 Uhr F203<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Medizinlabor Führung - Team Enter]] ====<br />
Freitag 13:00 Uhr im Medizinlabor<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]] ====<br />
Donnerstag 13:30<br />
<br />
=== Project Teams Showcase & Presentations ===<br />
<br />
== Mentors ==<br />
=== Team Mentorzzz ===<br />
<gallery mode="packed-hover" widths=400px heights=300px><br />
File:25429261157_e1793951e9_z.jpg<br />
File:25426703157_6c479ebbc8_z.jpg<br />
File:GongXiFaCai_Shield_V01_photo.jpg<br />
</gallery><br />
<br />
'''Zusammenfassung und Reflektion'''<br />
<br />
Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry's standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.<br />
<br />
'''Prototypen'''<br />
<br />
''Where does it come from?''<br />
<br />
Contrary to popular belief, Lorem Ipsum is not simply random text. It has roots in a piece of classical Latin literature from 45 BC, making it over 2000 years old. Richard McClintock, a Latin professor at Hampden-Sydney College in Virginia, looked up one of the more obscure Latin words, consectetur, from a Lorem Ipsum passage, and going through the cites of the word in classical literature, discovered the undoubtable source. Lorem Ipsum comes from sections 1.10.32 and 1.10.33 of "de Finibus Bonorum et Malorum" (The Extremes of Good and Evil) by Cicero, written in 45 BC. This book is a treatise on the theory of ethics, very popular during the Renaissance. The first line of Lorem Ipsum, "Lorem ipsum dolor sit amet..", comes from a line in section 1.10.32.<br />
<br />
''Where can I get some?''<br />
<br />
There are many variations of passages of Lorem Ipsum available, but the majority have suffered alteration in some form, by injected humour, or randomised words which don't look even slightly believable. If you are going to use a passage of Lorem Ipsum, you need to be sure there isn't anything embarrassing hidden in the middle of text. All the Lorem Ipsum generators on the Internet tend to repeat predefined chunks as necessary, making this the first true generator on the Internet. It uses a dictionary of over 200 Latin words, combined with a handful of model sentence structures, to generate Lorem Ipsum which looks reasonable. The generated Lorem Ipsum is therefore always free from repetition, injected humour, or non-characteristic words etc.<br />
<br />
=== Urs Gaudenz aka [[Gaudi]] ===<br />
<br />
Urs Gaudenz is an engineer and interdisciplinary scholar working in Lucerne, Switzerland. He was born 1971 in Seattle USA. He got his master in science of Microtechnologoy from the Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne. Subsequent to that he attended Post-Graduate programs in international business and innovation-management. In 2016 completed the course of study in the Principles and Applications of Synthetic Biology as directed by Georg Curch, Professor of Genetics at Hardward Medical School. He is founder of GaudiLabs, a third space for third culture. He is a founding member and member of the board of Hackteria International Society. He is currently on the faculty of the Lucerne School for Applied Science and Arts. In his professional practice, Urs Gaudenz makes use of various forms of work and expression such as prototype development, open scientific research and collaborative workshops. He is combining his different backgrounds to explore new technological and cultural fields and his works often emerges out of the void in this intersection. Remarkable in his work is the wide span from speculative and futuristic to very functional and applied. He worked with and was inspired by Dr. Marc Dusseiller - dusjagr labs, the Swiss Mechatronic Art Society, the GynePunk, BioDesign for the Real World, Sci | Art NanoLab Summer Institute at UCLA, LifePatch. He was invited to give workshops or exhibit projects at renown institutions and festivals such as Ars Electronica - Projekt Genesis, ISEA - International Symposium on Electronic Art, DOCK18, space for media cultures of the world, Kapelica Gallery / BioTehna, Schloss Werdenberg, N/O/D/E festival, Medialab-Prado Madrid, CYNETART-Festival - Trans-Media-Akademie. <br />
<br />
http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/<br />
<br />
=== Dr. Marc R. Dusseiller aka [[dusjagr]] ===<br />
[[File:shn_kopf_der_woche_bright.jpg|thumb|400px|right|hallo]]<br />
Marc Dusseiller aka [[dusjagr]] is a nomadic researcher and workshopologist. He is part of the [http://www.randelab.ch/ Center for Alternative Coconut Research] and co-founder of [http://mechatronicart.ch/ SGMK] and the [http://hackteria.org/ Hackteria network]. He loves making DIWO laboratories for creative biological experimentation and works in an integral way, combining science, art and education. He has worked as guest faculty and mentor at various schools, Srishti Institute of Art, Design and Technology, Bangalore (IN), UCSB (USA) and in Switzerland, FHNW, HEAD, ETHZ. He lives and works in Zürich, Yogyakarta and Taipei. He also loves [http://www.slideshare.net/dusjagr/smart-coconuts-for-stupid-cities-transformaking-symposium coconuts].<br />
<br />
See more about [[dusjagr]] and [http://www.dusseiller.ch/cv/short_bio_dusseiller17.pdf full biography]<br />
<br />
http://me.dusjagr.guru<br />
<br />
https://www.slideshare.net/dusjagr/presentations<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== Thomas Amberg ===<br />
<br />
Thomas Amberg ([https://twitter.com/tamberg @tamberg]) is a software engineer, founder of [https://yaler.net/ Yaler.net] and organiser of the [https://www.meetup.com/IoT-Zurich/ IoT Meetup] and [http://www.makerfairezurich.ch/ Maker Faire] (w/ Verein DIY Kultur) in Zurich, Switzerland. He's a regular at the [http://www.mechatronicart.ch/mechartlab/ MechArtLab] hackerspace and at [http://zurich.fablab.ch/ FabLab Zurich].<br />
<br />
http://www.tamberg.org/<br />
<br />
=== Wilhelm Hilger ===<br />
<br />
Bachelor of Science in Molecular Life Science / Master of Engineering in Quality Management und Medizinischer Physik.<br />
<br />
Wilhelm Hilger arbeitet bei Ypsomed AG in Burgdorf als Quality System Manager. Es überprüfen der relevanten Q-Anforderungen, führt und leiten Kunden- und Behördenaudits als Mitglied des Auditteams. Er hat mehrjährige Erfahrung als Qualitätsmanagementbeauftragter des Instituts für Pathology der Universität Bern sowie als technischer Fachspezialist für den Blutspendedienst Bern AG.<br />
<br />
=== Chris Obrist ===<br />
<br />
Chris ist seit 2015 Fabmanager im FabLab Luzern. <br />
<br />
Nach eine Ausbildung zum Werbefachmann hat er den Bachelor in Kunst und Vermittlung der Hochschule Luzern, Design & Kunst gemacht. Als Kunstler hatte er bereit verschiedene Ausstellungen und Live-Performances. <br />
<br />
http://chrisobrist.ch/about/<br />
<br />
=== Rainer ===<br />
<br />
== Student Teams ==<br />
<br />
=== [[Team A-Team]] ===<br />
<br />
=== [[Team Babos]] ===<br />
<br />
=== [[Team CreateIt]] ===<br />
Sandra, Andreas, Xander, Deia<br /><br />
[[File:20180216 114629.jpg|200px]]<br /><br />
Skill Share Session [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
=== [[Team Dr. Octopus]] ===<br />
Wir sind das Team '''Dr. Octopus''', bestehend aus Thomas, Sven, Florin und Marco.<br />
<br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
<br />
In der Blockwoche MedTech DIY konnten wir im FabLab Luzern unserer Kreativität freien Lauf lassen. Wir haben in dieser Woche mit dem Lötkolben experimentiert, Schaltungen gesteckt und versucht das Arduino zu Programmieren. So haben wir einen mechanischen Greifer, den man mittels Muskelkontraktion steuern kann, sowie eine Word-Clock und eine Mechanische Iris gemacht. <br />
<br />
Die Blockwoche kam in unserer Gruppe sehr gut an, wir konnten unsere Skills in diversen Bereichen, wie zum Beispiel dem Löten, Arduino programmieren und dem Rapid prototyping verbessern. Die freie Unterrichtsgestaltung und die chaotischen Arbeitsplätze haben für ein tolles Klima und gutes Umfeld gesorgt.<br />
<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery heights=200px mode="packed-hover"><br />
IMG_20180215_150533.jpg|Greifer<br />
WhatsApp Image 2018-02-16 at 10.43.38(1).jpeg|Word clock<br />
WhatsApp Image 2018-02-16 at 15.57.16(1).jpeg|Mechanische Iris<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== [[Team Enter]] ===<br />
Das Team Enter bildete sich in der zweiten Februarwoche um gemeinsam die Welt DIY kennen zu lernen. Es besteht aus Christoph, Daniel und Urs.<br />
<br />
=== [[Team Fantastic Three]] ===<br />
Das Team '''Fantastic Three''' wurde im Rahmen der Blockwoche Medizintechnik DIY gegründet und ist bestehend aus: Philipp Renner, Maik Giger und Michael Weinberger.<br /><br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery <gallery mode="packed-hover" widths=400px heights=300px><br />
Gerät im Betrieb.jpg|Tempraturfühler<br />
Pulsmesser V3.JPG|Pulsmesser V3<br />
Faust EMG.jpg|EMG mit Spiker Shield<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech Anatomie - Team Fantastic Three]]<br />
<br />
=== [[Team Giraffe]] ===<br />
Skill Share Session Fotografie: [[DIY-MedTech Fotografie - Team Giraffe]]<br /><br />
<br />
=== [[Team Hacker]] ===<br />
Das Team Hacker besteht aus den vier Studenten Christian, Marco, Michaela und Patrick.<br />
<br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
<br />
Die Gruppe Hacker hat während der Blockwoche "Medizintechnik DIY" zwei Prototypen entwickelt. Zum einen wurde ein Mitsubishi Roboter modifiziert, sodass verschiedenste Bewegungen durch Muskelimpulse gesteuert werden konnten. Zum anderen hat das Team einen Dosenhalter entwickelt, der an Krücken befestigt ist und eine Temperaturmessung integriert hat.<br><br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker sehr positiv. Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner wusste, was gefordert war. Doch diese freie Arbeitsweise begann den Studenten im Verlaufe der Woche immer besser zu gefallen und förderte die Kreativität. <br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in dieser Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. <br />
Abschliessend ist die Gruppe zufrieden mit dem Ergebnis und froh, die Blockwoche gewählt zu haben.<br />
<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery heights=200px mode="packed-hover"><br />
File:Mitsubishi Movemaster_.jpg|Roboter gesteuert von Muskel<br />
File:Temperatursensor.jpg|Idee Fieberthermometer<br />
File:IMG_20180216_154523.jpg|Getränkehalter an Krücke<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]]<br />
<br />
=== [[Team Iguana]] ===<br />
Alex & Markus<br />
<br />
[[File:IMG_0184.jpg|150px]]<br />
<br />
'''Zusammenfassung und Reflektion'''<br />
<br />
=== [[Team Jay]] ===<br />
Markus, Philipp, Sandro<br />
<br />
[[File:IMG_3115.JPG|150px]]<br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech Arduino Programmieren - Team Jay]]<br />
<br />
=== [[Team Krokodil]] ===<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Category:MedTech-DIY]]<br />
<br />
=== [[Team Lion]] ===<br />
<br />
== Sharing Playground ==<br />
===Heartbeat controlled acoustic levitation synthesizer===<br />
Pictures of Gaudi's [[Heartbeat Controlled Acoustic Levitation Synthesizer]]<br />
=== Wearable LoRaWAN Muscle SpikerShield ===<br />
How to build a [[Wearable LoRaWAN Muscle SpikerShield]]<br />
=== KresseShield ===<br />
[[Backyard Brains Fablab Luzern KresseShield]]<br />
<br />
Github for KresseShields: https://github.com/GenericLab/KresseShield<br />
=== DIY MedTech WishList ===<br />
<br />
Put down ideas on [[DIY MedTech WishList]] for future editions of this course. What else would we need? Materials, devicees, infrastructure, people?<br />
<br />
== Testat ==<br />
<br />
* Pflichtlektüren gelesen<br />
* Aktive Teilnahme an allen Tagen der Blockwoche<br />
<br />
== Leistungsnachweis ==<br />
<br />
Wiki-Seite pro Gruppe (70%) mit: <br><br />
* Reflektion zu Readings / Input Vorlesungen<br />
* Dokumentation der Experimente während der Woche<br />
(Experimente, Resultate, Erkenntnisse, Links/Resourcen, Bilder)<br />
* Dokumentation des Skill-Share Session<br />
(Vorbereitung, Durchführung, Erfahrungen, Links, Resourcen)<br />
<br />
Schlusspräsentation in der Gruppe am Samstag (30%)<br />
<br />
<br />
'''Abgabetermin Wiki-Seiten: 4, März 2018'''<br />
<br />
== Compulsary Readings / Pflichtlektüre & Videos ==<br />
<br />
=== FabLab===<br />
Fab Charta<br />
<br />
http://fablab-luzern.ch/info/fab-charta-2/#FabCharter<br />
<br />
=== Articles ===<br />
<br />
'''Biotechnology for All / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself. SATW publication 2015'''<br />
[[File:SATW_article_cover.png|right|thumb|200px]]<br />
<br />
[https://www.hackteria.org/wiki/images/8/87/SATW_INFO_2-15_DIY-Bio_EN.pdf SATW Info 2/15 – Biotechnology for all / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself]. <br />
<br />
[https://www.hackteria.org/wiki/images/a/ac/SATW_INFO_2-15_DIY-Bio_DE.pdf «Do it yourself» in der Bioanalytik – zum Download auf Deutsch]<br />
<br />
"Biotechnologische Forschung findet heute nicht mehr nur in spezialisierten Labors statt. Eine wachsende Gemeinschaft von Biologen, Bastlern und Technikbegeisterten experimentiert in Küchen, Werkstätten und Eigenbau-Labors. Einige sehen in der Demokratisierung der Biotechnologie eine Gefahr; andere die Chance für ein besseres Verständnis von komplexen wissenschaftlichen Zusammenhängen in der Gesellschaft."<br />
<br />
The article from SATW Info 2/15 – Biotechnology for all / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself is available for download in German, English and French. The pedagogic conecpt and educational kits were developed during a project funded by the Swiss Academy for Engineering Sciences (SATW), together with hackteria, M. Dusseiller and U. Gaudenz, and FHNW School for Lifesciences, Dr. D. Gygax, during a workshop with an interdisciplinary group of participants. More info [http://hackteria.org/education/satw/ here].<br />
<br />
=== Videos ===<br />
<br />
'''How to control someone else's arm with your brain | Greg Gage'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/rSQNi5sAwuc<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
As grad students at the University of Michigan, co-founders Tim and Greg often interacted with schoolchildren during neuroscience outreach events. We often wanted to show real "spiking" activity to students, but this was impossible due to the high cost of equipment. By using off-the-shelf electronics, we designed kits that could provide insight into the inner workings of the nervous system.<br />
<br />
Go and look at their website! [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains - Neuroscience For Everyone!]<br />
<br />
'''"Simplicity: We know it when we see it" | George Whitesides'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/GayY-mjZXrQ<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
Simplicity: We know it when we see it -- but what is it, exactly? In this funny, philosophical talk, George Whitesides chisels out an answer.<br />
<br />
More about [https://www.ted.com/talks/george_whitesides_a_lab_the_size_of_a_postage_stamp Simplicity, in the specific case of "A lab the size of a postage stamp"]<br />
<br />
'''"Why toys make good medical devices | Jose Gomez-Marquez'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/UHCT9SOBHs0<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
We develop empowerment technologies for health. We believe that innovation and design happens at the frontline of healthcare where providers and patients can invent everyday technologies to improve outcomes. By radically democratizing the tools of medical creation, we seek to enable front line patients and providers to invent answers to disease burdens.<br />
<br />
https://littledevices.org/<br />
<br />
'''SENI GOTONG ROYONG: HackteriaLab 2014 - Yogyakarta'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/_CqTzpS7yl8<br />
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|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
HackteriaLab 2014 – Yogyakakarta is a two-weeks making-oriented gathering of researchers, artists, scientists, academicians, hackers and whatevers in Yogyakarta. It was hosted by LIFEPATCH - citizen initiative in art, science and technology and co-organized together with HACKTERIA | Open Source Biological Art in collaboration with various regional partners. As a web and community platform, Hackteria tries to encourage scientists, hackers and artists to collaborate and combine their expertise, write critical and theoretical reflections, share simple instructions to work with life science technologies and cooperate on the organization of workshops, festival and meetings.<br />
<br />
See the full 50' film [[HLab14-Documentary]] to learn more about such collaborative and transdisciplinary co-production laboratories<br />
<br />
'''Open Source Estrogen: Housewives Making Drugs - Mary Maggic'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/38nwrf-h52I<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
=== How to use this wiki ===<br />
<br />
Dear participants, please make sure you prepare your account and get some first experience in using a wiki, in this case it's [https://www.mediawiki.org/wiki/MediaWiki MediaWiki] the same software on which the famous wikipedia has been created. The previous link directs you to many instructions on how to use a wiki. look at it.<br />
<br />
You should have received a [[login by now]]. Try it out and create a new page for your own project notes, give it a reasonable name and make sure you add the folling line at the end of the page, so it will be sorted all in the same category.<br />
<br />
[[ <code> Category:MedTech-DIY </code> ]]<br />
<br />
Please write a [[few sentences about yourself]], add links to your other websites, blogs, biographies, artworks. <br />
<br />
* try to add images<br />
* "internal links" to other pages on the hackteria wiki<br />
* "external likns" to websites<br />
* embed a youtube video?<br />
<br />
You can always click the "edit" link on this or other pages to see how stuff has been written in the mediawiki language.<br />
<br />
== Resources ==<br />
<br />
=== Methoden für Break Out / Skill Share Sessions ===<br />
<br />
http://www.hackteria.org/wiki/BreakOut_Methoden<br />
<br />
=== Related to the core of this course ===<br />
<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br><br />
TED Talk - Steuern der Muskeln einer anderen Person über dein Gehirn <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=rSQNi5sAwuc&feature=youtu.be <br><br />
<br><br />
TED Talk - Elektrische Experimente mit Pflanzen <br><br />
https://www.ted.com/talks/greg_gage_electrical_experiments_with_plants_that_count_and_communicate?language=en <br><br />
<br><br />
Elektroenzephalografie EEG - Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns <br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroenzephalografie <br><br />
<br><br />
Elektrokardiogramm - Aufzeichung der elektrischen Aktivität aller Herzmuskeln <br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrokardiogramm <br><br />
<br><br />
Elektrookulografie - Messung der Bewegung der Augen und der Veränderung des Ruhepotentials der Netzhaut <br> <br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrookulografie <br><br />
<br><br />
<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br><br />
TED Talk - Was ist ein Arduino mit Massimo Banzi <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=UoBUXOOdLXY <br><br />
<br><br />
Arduino UNO Board <br><br />
https://store.arduino.cc/arduino-uno-rev3 <br><br />
<br><br />
Arduino Einführung <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=0wAY3DYihyg&list=PLAB63281B90FB376E <br><br />
http://www.tamberg.org/chopen/2017/LoRaWANIoTWorkshop.pdf p.10-38<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Fablabs, Hackerspaces and Universities ===<br />
<br />
'''FabLab Luzern'''<br />
<br />
http://fablab-luzern.ch/<br><br />
Maschinen [http://fablab-luzern.ch/anleitungen/ Anleitungen] für das FabLab Luzen<br />
<br />
'''Swiss FabLabs and global Networks'''<br />
<br />
https://fablab.ch/#/news <br><br />
<br><br />
Global FabFoundation - facilitate and support the growth of the international fab lab network<br><br />
http://fabfoundation.org/ <br><br />
<br><br />
FabAcademy - Learn to Turn Codes into Things<br><br />
http://fabacademy.org/ <br><br />
<br><br />
<br />
Hackerspaces - Was ist ein Hackerspace<br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Hackerspace <br><br />
<br><br />
List of ALL Hacker Spaces<br><br />
https://wiki.hackerspaces.org/List_of_ALL_Hacker_Spaces<br />
<br><br />
Hackuarium - Open Biohacker Space in Lausanne (Renens)<br><br />
http://www.hackuarium.ch/en/<br><br />
<br><br />
Hackathon - a Hacking Marathon<br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Hackathon <br><br />
<br><br />
<br />
'''Hackteria, Temporary Labs'''<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
Marc Dusseiller: HACKTERIA - OPEN SOURCE BIOLOGICAL ART<br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=hEggLeGLzW4<br><br />
<br><br />
HackteriaLab 2014 Yogyakarta<br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=_CqTzpS7yl8<br><br />
<br><br />
GaudiLabs - GaudiLabs are creative spaces for open research in open source culture technology.<br><br />
http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/ <br><br />
<br><br />
LabMaking - Aufbau eines Labors <br><br />
https://www.hackteria.org/wiki/Bio_Lab_Infrastructure<br><br />
<br><br />
LabMaking - Eine Anleitung von Sachiko Hirosue & Urs Gaudenz <br><br />
http://wlu18www30.webland.ch/wiki/images/9/91/LabMaking_HLab14book.pdf <br><br />
<br><br />
<br />
=== Related Courses ===<br />
<br />
==== NanoHacking - Interdisciplinary Course at University of Lichtenstein ====<br />
<br />
[[NanoHacking-UNILI]] <br />
<br />
"The innovators of 1600 were hackers before the word existed; they proposed open sharing of ideas for the benefit of humanity. Isaac Newton, Robert Hooke, Descartes, and the other scientists of the late 1600s could not have inaugurated the greatest scientific innovation of all time—the invention of modern science itself—without the Hackers of the 1600s. The Renaissance’s secretive structure was hacked, and it inspired the Scientific Revolution."<br />
<br />
==== From DIY lab tools to field-works ====<br />
<br />
[[LabHacking - From DIY lab tools to field-works, UCSB]]<br />
<br />
==== The Art of BioHacking ====<br />
<br />
[[The Art of BioHacking or How to make Cheese and Wine, HEAD, Geneva]]<br />
<br />
==== DIWO Culture ====<br />
<br />
[[HaSTA]] DIWO Culture : Hacking art/Sci/Tech & Activism<br />
<br />
To engage with the most pressing issues (environment, social injustice, globalisation) of society, artist have embraced new transdisciplinary practices, which combine the use of open source tools (OST) and hacking strategies in a collaborative manner with "others". DIWO (Do It With Others) Culture will introduce such strategies through case studies, hands-on experimentation and team projects to the students. This first edition will focus on OST for environmental monitoring and artistic interpretation.<br />
<br />
=== HSLU Related Institutes ===<br />
<br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br><br />
Zukunftslabor CreaLab - Erforscht Möglichkeitsräume, die kreatives Denken und Handeln fördern<br><br />
https://blog.hslu.ch/crealab/<br><br />
<br><br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Category:MedTech-DIY]]</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Medizintechnik_DIY_2020&diff=27242Medizintechnik DIY 20202018-02-22T10:54:34Z<p>Tbkaufma: /* Zusammenfassung und Reflektion */</p>
<hr />
<div><div style="float:right" class="toclimit-3">__TOC__</div><br />
<br />
== Kurzbeschreib ==<br />
<br />
Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet.<br />
<br />
== Location(s) ==<br />
'''FabLab Horw (Trakt I)'''<br />
<br />
<gallery mode="packed-hover" widths=320px heights=200px><br />
File:Fablab_groundFloor.jpg|Fablab Luzern<br />
File:Fablab_upperFloor.jpg<br />
File:IMG_20180213_165204.jpg|After the 2nd day<br />
File:diyMedTech_fullHouse.jpg<br />
</gallery><br />
<br />
<br />
'''Unterrichtsraum D203 (Trakt II)''' <br />
<br />
'''Sitzungszimmer D1 (Trakt I)'''<br />
<br />
== Schedule ==<br />
<br />
Montag, 12. Februar - Samsta 17. Februar 2018<br />
<br />
Täglich von 9 - 12.30 and 13.30 - 17:00 Uhr<br />
<br />
Samstag 10:00 - 15:00 Uhr<br />
<br />
[[File:WeekGridMedTechDIY.png|700px]]<br />
<br />
=== Content ===<br />
<br />
Part 1: Introduction<br />
* Introduction into DIY and Fablab<br />
* Introduction of Winterschool<br />
* Wiki-Intro<br />
<br />
Part 2: <br />
* Lötle<br />
* Experimentiere<br />
<br />
Part3:<br />
* Skill Share Sessions - See more on [[BreakOut Methoden]]<br />
* [[Input Lectures on DIY, MedTech and Hacklabs]]<br />
<br />
Part4:<br />
* Prototyping<br />
* Experimenting<br />
* Refraining<br />
* more Prototyping<br />
<br />
Part 5:<br />
* Documentation<br />
* Presentation<br />
<br />
=== Input Lectures ===<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.slideshare.net/slideshow/embed_code/key/EA648NbMg2d4Gr<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
Overview of dusjagr's background from nanobiotechnology to making cheese and global workshopology. The role of temporary labs for collaborative prototyping, examples from Taiwan, Indonesia and Switzerland. Hackerspaces crossing digital- and biotechnologies.<br />
<br />
=== Skill Share Sessions ===<br />
<br />
[[File:SkillShares_Wall.jpg|800px]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]] ====<br />
Dienstag 15:00 oder jederzeit Thomas fragen<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]] ====<br />
<br />
Eine kurze Einführung im Photoshop ---> [[Team Lion]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Dumspter Diving - Team Gaudi]] ====<br />
<br />
Lasst uns mal die Kellergewölbe der HSLU erkunden!!! Viele Schätze erwarten uns...<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Anatomie - Team Fantastic Three]] ====<br />
Kurzer Einstieg in die komplexe Anatomie des Menschen.<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]] ====<br />
<br />
Mittwoch 13:30 Uhr, FabLab oberer Stock<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]] ====<br />
<br />
Donnerstag 9:00 & 09:30 Uhr beim Laser im FabLab<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Jonglieren - Team Babos]] ====<br />
<br />
Freitag 13:30 Uhr<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Fotografie - Team Giraffe]] ====<br />
Hier lernt ihr die Basics in Fotografie und könnt auch gleich mal etwas ausprobieren.<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Kreativitätstechniken - Team A-Team]] ====<br />
Mittwoch 14:00 Uhr im Raum D1, zusammen mit dem Team Krokodil - Sinnvolle Anwendungen<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Sinnvolle Anwendungen - Team Krokodil]] ====<br />
Mittwoch 14:00 Uhr im Raum D1, zusammen mit dem Team A-Team - Kreativität<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Elektro-Physiologie - Team Iguana]] ====<br />
<br />
Freitag 09:00 Uhr im Raum D1<br />
<br />
[[Team Iguana]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]] ====<br />
Mittwoch 09:00 Uhr F203<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Arduino Programmieren - Team Jay]] ====<br />
Freitag 10:00 Uhr F203<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Medizinlabor Führung - Team Enter]] ====<br />
Freitag 13:00 Uhr im Medizinlabor<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]] ====<br />
Donnerstag 13:30<br />
<br />
=== Project Teams Showcase & Presentations ===<br />
<br />
== Mentors ==<br />
=== Team Mentorzzz ===<br />
<gallery mode="packed-hover" widths=400px heights=300px><br />
File:25429261157_e1793951e9_z.jpg<br />
File:25426703157_6c479ebbc8_z.jpg<br />
File:GongXiFaCai_Shield_V01_photo.jpg<br />
</gallery><br />
<br />
'''Zusammenfassung und Reflektion'''<br />
<br />
Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry's standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.<br />
<br />
'''Prototypen'''<br />
<br />
''Where does it come from?''<br />
<br />
Contrary to popular belief, Lorem Ipsum is not simply random text. It has roots in a piece of classical Latin literature from 45 BC, making it over 2000 years old. Richard McClintock, a Latin professor at Hampden-Sydney College in Virginia, looked up one of the more obscure Latin words, consectetur, from a Lorem Ipsum passage, and going through the cites of the word in classical literature, discovered the undoubtable source. Lorem Ipsum comes from sections 1.10.32 and 1.10.33 of "de Finibus Bonorum et Malorum" (The Extremes of Good and Evil) by Cicero, written in 45 BC. This book is a treatise on the theory of ethics, very popular during the Renaissance. The first line of Lorem Ipsum, "Lorem ipsum dolor sit amet..", comes from a line in section 1.10.32.<br />
<br />
''Where can I get some?''<br />
<br />
There are many variations of passages of Lorem Ipsum available, but the majority have suffered alteration in some form, by injected humour, or randomised words which don't look even slightly believable. If you are going to use a passage of Lorem Ipsum, you need to be sure there isn't anything embarrassing hidden in the middle of text. All the Lorem Ipsum generators on the Internet tend to repeat predefined chunks as necessary, making this the first true generator on the Internet. It uses a dictionary of over 200 Latin words, combined with a handful of model sentence structures, to generate Lorem Ipsum which looks reasonable. The generated Lorem Ipsum is therefore always free from repetition, injected humour, or non-characteristic words etc.<br />
<br />
=== Urs Gaudenz aka [[Gaudi]] ===<br />
<br />
Urs Gaudenz is an engineer and interdisciplinary scholar working in Lucerne, Switzerland. He was born 1971 in Seattle USA. He got his master in science of Microtechnologoy from the Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne. Subsequent to that he attended Post-Graduate programs in international business and innovation-management. In 2016 completed the course of study in the Principles and Applications of Synthetic Biology as directed by Georg Curch, Professor of Genetics at Hardward Medical School. He is founder of GaudiLabs, a third space for third culture. He is a founding member and member of the board of Hackteria International Society. He is currently on the faculty of the Lucerne School for Applied Science and Arts. In his professional practice, Urs Gaudenz makes use of various forms of work and expression such as prototype development, open scientific research and collaborative workshops. He is combining his different backgrounds to explore new technological and cultural fields and his works often emerges out of the void in this intersection. Remarkable in his work is the wide span from speculative and futuristic to very functional and applied. He worked with and was inspired by Dr. Marc Dusseiller - dusjagr labs, the Swiss Mechatronic Art Society, the GynePunk, BioDesign for the Real World, Sci | Art NanoLab Summer Institute at UCLA, LifePatch. He was invited to give workshops or exhibit projects at renown institutions and festivals such as Ars Electronica - Projekt Genesis, ISEA - International Symposium on Electronic Art, DOCK18, space for media cultures of the world, Kapelica Gallery / BioTehna, Schloss Werdenberg, N/O/D/E festival, Medialab-Prado Madrid, CYNETART-Festival - Trans-Media-Akademie. <br />
<br />
http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/<br />
<br />
=== Dr. Marc R. Dusseiller aka [[dusjagr]] ===<br />
[[File:shn_kopf_der_woche_bright.jpg|thumb|400px|right|hallo]]<br />
Marc Dusseiller aka [[dusjagr]] is a nomadic researcher and workshopologist. He is part of the [http://www.randelab.ch/ Center for Alternative Coconut Research] and co-founder of [http://mechatronicart.ch/ SGMK] and the [http://hackteria.org/ Hackteria network]. He loves making DIWO laboratories for creative biological experimentation and works in an integral way, combining science, art and education. He has worked as guest faculty and mentor at various schools, Srishti Institute of Art, Design and Technology, Bangalore (IN), UCSB (USA) and in Switzerland, FHNW, HEAD, ETHZ. He lives and works in Zürich, Yogyakarta and Taipei. He also loves [http://www.slideshare.net/dusjagr/smart-coconuts-for-stupid-cities-transformaking-symposium coconuts].<br />
<br />
See more about [[dusjagr]] and [http://www.dusseiller.ch/cv/short_bio_dusseiller17.pdf full biography]<br />
<br />
http://me.dusjagr.guru<br />
<br />
https://www.slideshare.net/dusjagr/presentations<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== Thomas Amberg ===<br />
<br />
Thomas Amberg ([https://twitter.com/tamberg @tamberg]) is a software engineer, founder of [https://yaler.net/ Yaler.net] and organiser of the [https://www.meetup.com/IoT-Zurich/ IoT Meetup] and [http://www.makerfairezurich.ch/ Maker Faire] (w/ Verein DIY Kultur) in Zurich, Switzerland. He's a regular at the [http://www.mechatronicart.ch/mechartlab/ MechArtLab] hackerspace and at [http://zurich.fablab.ch/ FabLab Zurich].<br />
<br />
http://www.tamberg.org/<br />
<br />
=== Wilhelm Hilger ===<br />
<br />
Bachelor of Science in Molecular Life Science / Master of Engineering in Quality Management und Medizinischer Physik.<br />
<br />
Wilhelm Hilger arbeitet bei Ypsomed AG in Burgdorf als Quality System Manager. Es überprüfen der relevanten Q-Anforderungen, führt und leiten Kunden- und Behördenaudits als Mitglied des Auditteams. Er hat mehrjährige Erfahrung als Qualitätsmanagementbeauftragter des Instituts für Pathology der Universität Bern sowie als technischer Fachspezialist für den Blutspendedienst Bern AG.<br />
<br />
=== Chris Obrist ===<br />
<br />
Chris ist seit 2015 Fabmanager im FabLab Luzern. <br />
<br />
Nach eine Ausbildung zum Werbefachmann hat er den Bachelor in Kunst und Vermittlung der Hochschule Luzern, Design & Kunst gemacht. Als Kunstler hatte er bereit verschiedene Ausstellungen und Live-Performances. <br />
<br />
http://chrisobrist.ch/about/<br />
<br />
=== Rainer ===<br />
<br />
== Student Teams ==<br />
<br />
=== [[Team A-Team]] ===<br />
<br />
=== [[Team Babos]] ===<br />
<br />
=== [[Team CreateIt]] ===<br />
Sandra, Andreas, Xander, Deia<br /><br />
[[File:20180216 114629.jpg|200px]]<br /><br />
Skill Share Session [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
=== [[Team Dr. Octopus]] ===<br />
Wir sind das Team '''Dr. Octopus''', bestehend aus Thomas, Sven, Florin und Marco.<br />
<br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
<br />
In der Blockwoche MedTech DIY konnten wir im FabLab Luzern unserer Kreativität freien Lauf lassen. Wir haben in dieser Woche mit dem Lötkolben experimentiert, Schaltungen gesteckt und versucht das Arduino zu Programmieren. So haben wir einen mechanischen Greifer, den man mittels Muskelkontraktion steuern kann, sowie eine Word-Clock und eine Mechanische Iris gemacht. <br />
<br />
Die Blockwoche kam in unserer Gruppe sehr gut an, wir konnten unsere Skills in diversen Bereichen, wie zum Beispiel dem Löten, Arduino programmieren und dem Rapid prototyping verbessern. Die freie Unterrichtsgestaltung und die chaotischen Arbeitsplätze haben für ein tolles Klima und gutes Umfeld gesorgt.<br />
<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery heights=200px mode="packed-hover"><br />
IMG_20180215_150533.jpg|Greifer<br />
WhatsApp Image 2018-02-16 at 10.43.38(1).jpeg|Word clock<br />
WhatsApp Image 2018-02-16 at 15.57.16(1).jpeg|Mechanische Iris<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== [[Team Enter]] ===<br />
Das Team Enter bildete sich in der zweiten Februarwoche um gemeinsam die Welt DIY kennen zu lernen. Es besteht aus Christoph, Daniel und Urs.<br />
<br />
=== [[Team Fantastic Three]] ===<br />
Das Team '''Fantastic Three''' wurde im Rahmen der Blockwoche Medizintechnik DIY gegründet und ist bestehend aus: Philipp Renner, Maik Giger und Michael Weinberger.<br /><br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery <gallery mode="packed-hover" widths=400px heights=300px><br />
Gerät im Betrieb.jpg|Tempraturfühler<br />
Pulsmesser V3.JPG|Pulsmesser V3<br />
Faust EMG.jpg|EMG mit Spiker Shield<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech Anatomie - Team Fantastic Three]]<br />
<br />
=== [[Team Giraffe]] ===<br />
Skill Share Session Fotografie: [[DIY-MedTech Fotografie - Team Giraffe]]<br /><br />
<br />
=== [[Team Hacker]] ===<br />
Das Team Hacker besteht aus den vier Studenten Christian, Marco, Michaela und Patrick.<br />
<br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
<br />
Die Gruppe Hacker hat während der Blockwoche "Medizintechnik DIY" zwei Prototypen entwickelt. Zum einen wurde ein Mitsubishi Roboter modifiziert, sodass verschiedenste Bewegungen durch Muskelimpulse gesteuert werden konnten. Zum anderen hat das Team einen Dosenhalter entwickelt, der an Krücken befestigt ist und eine Temperaturmessung integriert hat.<br><br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner wusste, was gefordert war. Doch diese freie Arbeitsweise begann den Studenten im Verlaufe der Woche immer besser zu gefallen und förderte die Kreativität. <br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in dieser Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. <br />
Abschliessend ist die Gruppe zufrieden mit dem Ergebnis und froh, die Blockwoche gewählt zu haben.<br />
<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery heights=200px mode="packed-hover"><br />
File:Mitsubishi Movemaster_.jpg|Roboter gesteuert von Muskel<br />
File:Temperatursensor.jpg|Idee Fieberthermometer<br />
File:IMG_20180216_154523.jpg|Getränkehalter an Krücke<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]]<br />
<br />
=== [[Team Iguana]] ===<br />
Alex & Markus<br />
<br />
[[File:IMG_0184.jpg|150px]]<br />
<br />
'''Zusammenfassung und Reflektion'''<br />
<br />
=== [[Team Jay]] ===<br />
Markus, Philipp, Sandro<br />
<br />
[[File:IMG_3115.JPG|150px]]<br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech Arduino Programmieren - Team Jay]]<br />
<br />
=== [[Team Krokodil]] ===<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Category:MedTech-DIY]]<br />
<br />
=== [[Team Lion]] ===<br />
<br />
== Sharing Playground ==<br />
===Heartbeat controlled acoustic levitation synthesizer===<br />
Pictures of Gaudi's [[Heartbeat Controlled Acoustic Levitation Synthesizer]]<br />
=== Wearable LoRaWAN Muscle SpikerShield ===<br />
How to build a [[Wearable LoRaWAN Muscle SpikerShield]]<br />
=== KresseShield ===<br />
[[Backyard Brains Fablab Luzern KresseShield]]<br />
<br />
Github for KresseShields: https://github.com/GenericLab/KresseShield<br />
=== DIY MedTech WishList ===<br />
<br />
Put down ideas on [[DIY MedTech WishList]] for future editions of this course. What else would we need? Materials, devicees, infrastructure, people?<br />
<br />
== Testat ==<br />
<br />
* Pflichtlektüren gelesen<br />
* Aktive Teilnahme an allen Tagen der Blockwoche<br />
<br />
== Leistungsnachweis ==<br />
<br />
Wiki-Seite pro Gruppe (70%) mit: <br><br />
* Reflektion zu Readings / Input Vorlesungen<br />
* Dokumentation der Experimente während der Woche<br />
(Experimente, Resultate, Erkenntnisse, Links/Resourcen, Bilder)<br />
* Dokumentation des Skill-Share Session<br />
(Vorbereitung, Durchführung, Erfahrungen, Links, Resourcen)<br />
<br />
Schlusspräsentation in der Gruppe am Samstag (30%)<br />
<br />
<br />
'''Abgabetermin Wiki-Seiten: 4, März 2018'''<br />
<br />
== Compulsary Readings / Pflichtlektüre & Videos ==<br />
<br />
=== FabLab===<br />
Fab Charta<br />
<br />
http://fablab-luzern.ch/info/fab-charta-2/#FabCharter<br />
<br />
=== Articles ===<br />
<br />
'''Biotechnology for All / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself. SATW publication 2015'''<br />
[[File:SATW_article_cover.png|right|thumb|200px]]<br />
<br />
[https://www.hackteria.org/wiki/images/8/87/SATW_INFO_2-15_DIY-Bio_EN.pdf SATW Info 2/15 – Biotechnology for all / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself]. <br />
<br />
[https://www.hackteria.org/wiki/images/a/ac/SATW_INFO_2-15_DIY-Bio_DE.pdf «Do it yourself» in der Bioanalytik – zum Download auf Deutsch]<br />
<br />
"Biotechnologische Forschung findet heute nicht mehr nur in spezialisierten Labors statt. Eine wachsende Gemeinschaft von Biologen, Bastlern und Technikbegeisterten experimentiert in Küchen, Werkstätten und Eigenbau-Labors. Einige sehen in der Demokratisierung der Biotechnologie eine Gefahr; andere die Chance für ein besseres Verständnis von komplexen wissenschaftlichen Zusammenhängen in der Gesellschaft."<br />
<br />
The article from SATW Info 2/15 – Biotechnology for all / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself is available for download in German, English and French. The pedagogic conecpt and educational kits were developed during a project funded by the Swiss Academy for Engineering Sciences (SATW), together with hackteria, M. Dusseiller and U. Gaudenz, and FHNW School for Lifesciences, Dr. D. Gygax, during a workshop with an interdisciplinary group of participants. More info [http://hackteria.org/education/satw/ here].<br />
<br />
=== Videos ===<br />
<br />
'''How to control someone else's arm with your brain | Greg Gage'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/rSQNi5sAwuc<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
As grad students at the University of Michigan, co-founders Tim and Greg often interacted with schoolchildren during neuroscience outreach events. We often wanted to show real "spiking" activity to students, but this was impossible due to the high cost of equipment. By using off-the-shelf electronics, we designed kits that could provide insight into the inner workings of the nervous system.<br />
<br />
Go and look at their website! [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains - Neuroscience For Everyone!]<br />
<br />
'''"Simplicity: We know it when we see it" | George Whitesides'''<br />
<br />
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|url=https://www.youtube.com/embed/GayY-mjZXrQ<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
Simplicity: We know it when we see it -- but what is it, exactly? In this funny, philosophical talk, George Whitesides chisels out an answer.<br />
<br />
More about [https://www.ted.com/talks/george_whitesides_a_lab_the_size_of_a_postage_stamp Simplicity, in the specific case of "A lab the size of a postage stamp"]<br />
<br />
'''"Why toys make good medical devices | Jose Gomez-Marquez'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/UHCT9SOBHs0<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
We develop empowerment technologies for health. We believe that innovation and design happens at the frontline of healthcare where providers and patients can invent everyday technologies to improve outcomes. By radically democratizing the tools of medical creation, we seek to enable front line patients and providers to invent answers to disease burdens.<br />
<br />
https://littledevices.org/<br />
<br />
'''SENI GOTONG ROYONG: HackteriaLab 2014 - Yogyakarta'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/_CqTzpS7yl8<br />
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|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
HackteriaLab 2014 – Yogyakakarta is a two-weeks making-oriented gathering of researchers, artists, scientists, academicians, hackers and whatevers in Yogyakarta. It was hosted by LIFEPATCH - citizen initiative in art, science and technology and co-organized together with HACKTERIA | Open Source Biological Art in collaboration with various regional partners. As a web and community platform, Hackteria tries to encourage scientists, hackers and artists to collaborate and combine their expertise, write critical and theoretical reflections, share simple instructions to work with life science technologies and cooperate on the organization of workshops, festival and meetings.<br />
<br />
See the full 50' film [[HLab14-Documentary]] to learn more about such collaborative and transdisciplinary co-production laboratories<br />
<br />
'''Open Source Estrogen: Housewives Making Drugs - Mary Maggic'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/38nwrf-h52I<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
=== How to use this wiki ===<br />
<br />
Dear participants, please make sure you prepare your account and get some first experience in using a wiki, in this case it's [https://www.mediawiki.org/wiki/MediaWiki MediaWiki] the same software on which the famous wikipedia has been created. The previous link directs you to many instructions on how to use a wiki. look at it.<br />
<br />
You should have received a [[login by now]]. Try it out and create a new page for your own project notes, give it a reasonable name and make sure you add the folling line at the end of the page, so it will be sorted all in the same category.<br />
<br />
[[ <code> Category:MedTech-DIY </code> ]]<br />
<br />
Please write a [[few sentences about yourself]], add links to your other websites, blogs, biographies, artworks. <br />
<br />
* try to add images<br />
* "internal links" to other pages on the hackteria wiki<br />
* "external likns" to websites<br />
* embed a youtube video?<br />
<br />
You can always click the "edit" link on this or other pages to see how stuff has been written in the mediawiki language.<br />
<br />
== Resources ==<br />
<br />
=== Methoden für Break Out / Skill Share Sessions ===<br />
<br />
http://www.hackteria.org/wiki/BreakOut_Methoden<br />
<br />
=== Related to the core of this course ===<br />
<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br><br />
TED Talk - Steuern der Muskeln einer anderen Person über dein Gehirn <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=rSQNi5sAwuc&feature=youtu.be <br><br />
<br><br />
TED Talk - Elektrische Experimente mit Pflanzen <br><br />
https://www.ted.com/talks/greg_gage_electrical_experiments_with_plants_that_count_and_communicate?language=en <br><br />
<br><br />
Elektroenzephalografie EEG - Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns <br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroenzephalografie <br><br />
<br><br />
Elektrokardiogramm - Aufzeichung der elektrischen Aktivität aller Herzmuskeln <br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrokardiogramm <br><br />
<br><br />
Elektrookulografie - Messung der Bewegung der Augen und der Veränderung des Ruhepotentials der Netzhaut <br> <br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrookulografie <br><br />
<br><br />
<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br><br />
TED Talk - Was ist ein Arduino mit Massimo Banzi <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=UoBUXOOdLXY <br><br />
<br><br />
Arduino UNO Board <br><br />
https://store.arduino.cc/arduino-uno-rev3 <br><br />
<br><br />
Arduino Einführung <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=0wAY3DYihyg&list=PLAB63281B90FB376E <br><br />
http://www.tamberg.org/chopen/2017/LoRaWANIoTWorkshop.pdf p.10-38<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Fablabs, Hackerspaces and Universities ===<br />
<br />
'''FabLab Luzern'''<br />
<br />
http://fablab-luzern.ch/<br><br />
Maschinen [http://fablab-luzern.ch/anleitungen/ Anleitungen] für das FabLab Luzen<br />
<br />
'''Swiss FabLabs and global Networks'''<br />
<br />
https://fablab.ch/#/news <br><br />
<br><br />
Global FabFoundation - facilitate and support the growth of the international fab lab network<br><br />
http://fabfoundation.org/ <br><br />
<br><br />
FabAcademy - Learn to Turn Codes into Things<br><br />
http://fabacademy.org/ <br><br />
<br><br />
<br />
Hackerspaces - Was ist ein Hackerspace<br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Hackerspace <br><br />
<br><br />
List of ALL Hacker Spaces<br><br />
https://wiki.hackerspaces.org/List_of_ALL_Hacker_Spaces<br />
<br><br />
Hackuarium - Open Biohacker Space in Lausanne (Renens)<br><br />
http://www.hackuarium.ch/en/<br><br />
<br><br />
Hackathon - a Hacking Marathon<br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Hackathon <br><br />
<br><br />
<br />
'''Hackteria, Temporary Labs'''<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
Marc Dusseiller: HACKTERIA - OPEN SOURCE BIOLOGICAL ART<br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=hEggLeGLzW4<br><br />
<br><br />
HackteriaLab 2014 Yogyakarta<br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=_CqTzpS7yl8<br><br />
<br><br />
GaudiLabs - GaudiLabs are creative spaces for open research in open source culture technology.<br><br />
http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/ <br><br />
<br><br />
LabMaking - Aufbau eines Labors <br><br />
https://www.hackteria.org/wiki/Bio_Lab_Infrastructure<br><br />
<br><br />
LabMaking - Eine Anleitung von Sachiko Hirosue & Urs Gaudenz <br><br />
http://wlu18www30.webland.ch/wiki/images/9/91/LabMaking_HLab14book.pdf <br><br />
<br><br />
<br />
=== Related Courses ===<br />
<br />
==== NanoHacking - Interdisciplinary Course at University of Lichtenstein ====<br />
<br />
[[NanoHacking-UNILI]] <br />
<br />
"The innovators of 1600 were hackers before the word existed; they proposed open sharing of ideas for the benefit of humanity. Isaac Newton, Robert Hooke, Descartes, and the other scientists of the late 1600s could not have inaugurated the greatest scientific innovation of all time—the invention of modern science itself—without the Hackers of the 1600s. The Renaissance’s secretive structure was hacked, and it inspired the Scientific Revolution."<br />
<br />
==== From DIY lab tools to field-works ====<br />
<br />
[[LabHacking - From DIY lab tools to field-works, UCSB]]<br />
<br />
==== The Art of BioHacking ====<br />
<br />
[[The Art of BioHacking or How to make Cheese and Wine, HEAD, Geneva]]<br />
<br />
==== DIWO Culture ====<br />
<br />
[[HaSTA]] DIWO Culture : Hacking art/Sci/Tech & Activism<br />
<br />
To engage with the most pressing issues (environment, social injustice, globalisation) of society, artist have embraced new transdisciplinary practices, which combine the use of open source tools (OST) and hacking strategies in a collaborative manner with "others". DIWO (Do It With Others) Culture will introduce such strategies through case studies, hands-on experimentation and team projects to the students. This first edition will focus on OST for environmental monitoring and artistic interpretation.<br />
<br />
=== HSLU Related Institutes ===<br />
<br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br><br />
Zukunftslabor CreaLab - Erforscht Möglichkeitsräume, die kreatives Denken und Handeln fördern<br><br />
https://blog.hslu.ch/crealab/<br><br />
<br><br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Category:MedTech-DIY]]</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Medizintechnik_DIY_2020&diff=27241Medizintechnik DIY 20202018-02-22T10:53:34Z<p>Tbkaufma: /* Team Hacker */</p>
<hr />
<div><div style="float:right" class="toclimit-3">__TOC__</div><br />
<br />
== Kurzbeschreib ==<br />
<br />
Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet.<br />
<br />
== Location(s) ==<br />
'''FabLab Horw (Trakt I)'''<br />
<br />
<gallery mode="packed-hover" widths=320px heights=200px><br />
File:Fablab_groundFloor.jpg|Fablab Luzern<br />
File:Fablab_upperFloor.jpg<br />
File:IMG_20180213_165204.jpg|After the 2nd day<br />
File:diyMedTech_fullHouse.jpg<br />
</gallery><br />
<br />
<br />
'''Unterrichtsraum D203 (Trakt II)''' <br />
<br />
'''Sitzungszimmer D1 (Trakt I)'''<br />
<br />
== Schedule ==<br />
<br />
Montag, 12. Februar - Samsta 17. Februar 2018<br />
<br />
Täglich von 9 - 12.30 and 13.30 - 17:00 Uhr<br />
<br />
Samstag 10:00 - 15:00 Uhr<br />
<br />
[[File:WeekGridMedTechDIY.png|700px]]<br />
<br />
=== Content ===<br />
<br />
Part 1: Introduction<br />
* Introduction into DIY and Fablab<br />
* Introduction of Winterschool<br />
* Wiki-Intro<br />
<br />
Part 2: <br />
* Lötle<br />
* Experimentiere<br />
<br />
Part3:<br />
* Skill Share Sessions - See more on [[BreakOut Methoden]]<br />
* [[Input Lectures on DIY, MedTech and Hacklabs]]<br />
<br />
Part4:<br />
* Prototyping<br />
* Experimenting<br />
* Refraining<br />
* more Prototyping<br />
<br />
Part 5:<br />
* Documentation<br />
* Presentation<br />
<br />
=== Input Lectures ===<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.slideshare.net/slideshow/embed_code/key/EA648NbMg2d4Gr<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
Overview of dusjagr's background from nanobiotechnology to making cheese and global workshopology. The role of temporary labs for collaborative prototyping, examples from Taiwan, Indonesia and Switzerland. Hackerspaces crossing digital- and biotechnologies.<br />
<br />
=== Skill Share Sessions ===<br />
<br />
[[File:SkillShares_Wall.jpg|800px]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]] ====<br />
Dienstag 15:00 oder jederzeit Thomas fragen<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]] ====<br />
<br />
Eine kurze Einführung im Photoshop ---> [[Team Lion]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Dumspter Diving - Team Gaudi]] ====<br />
<br />
Lasst uns mal die Kellergewölbe der HSLU erkunden!!! Viele Schätze erwarten uns...<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Anatomie - Team Fantastic Three]] ====<br />
Kurzer Einstieg in die komplexe Anatomie des Menschen.<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]] ====<br />
<br />
Mittwoch 13:30 Uhr, FabLab oberer Stock<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]] ====<br />
<br />
Donnerstag 9:00 & 09:30 Uhr beim Laser im FabLab<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Jonglieren - Team Babos]] ====<br />
<br />
Freitag 13:30 Uhr<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Fotografie - Team Giraffe]] ====<br />
Hier lernt ihr die Basics in Fotografie und könnt auch gleich mal etwas ausprobieren.<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Kreativitätstechniken - Team A-Team]] ====<br />
Mittwoch 14:00 Uhr im Raum D1, zusammen mit dem Team Krokodil - Sinnvolle Anwendungen<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Sinnvolle Anwendungen - Team Krokodil]] ====<br />
Mittwoch 14:00 Uhr im Raum D1, zusammen mit dem Team A-Team - Kreativität<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Elektro-Physiologie - Team Iguana]] ====<br />
<br />
Freitag 09:00 Uhr im Raum D1<br />
<br />
[[Team Iguana]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]] ====<br />
Mittwoch 09:00 Uhr F203<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Arduino Programmieren - Team Jay]] ====<br />
Freitag 10:00 Uhr F203<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Medizinlabor Führung - Team Enter]] ====<br />
Freitag 13:00 Uhr im Medizinlabor<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]] ====<br />
Donnerstag 13:30<br />
<br />
=== Project Teams Showcase & Presentations ===<br />
<br />
== Mentors ==<br />
=== Team Mentorzzz ===<br />
<gallery mode="packed-hover" widths=400px heights=300px><br />
File:25429261157_e1793951e9_z.jpg<br />
File:25426703157_6c479ebbc8_z.jpg<br />
File:GongXiFaCai_Shield_V01_photo.jpg<br />
</gallery><br />
<br />
'''Zusammenfassung und Reflektion'''<br />
<br />
Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry's standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.<br />
<br />
'''Prototypen'''<br />
<br />
''Where does it come from?''<br />
<br />
Contrary to popular belief, Lorem Ipsum is not simply random text. It has roots in a piece of classical Latin literature from 45 BC, making it over 2000 years old. Richard McClintock, a Latin professor at Hampden-Sydney College in Virginia, looked up one of the more obscure Latin words, consectetur, from a Lorem Ipsum passage, and going through the cites of the word in classical literature, discovered the undoubtable source. Lorem Ipsum comes from sections 1.10.32 and 1.10.33 of "de Finibus Bonorum et Malorum" (The Extremes of Good and Evil) by Cicero, written in 45 BC. This book is a treatise on the theory of ethics, very popular during the Renaissance. The first line of Lorem Ipsum, "Lorem ipsum dolor sit amet..", comes from a line in section 1.10.32.<br />
<br />
''Where can I get some?''<br />
<br />
There are many variations of passages of Lorem Ipsum available, but the majority have suffered alteration in some form, by injected humour, or randomised words which don't look even slightly believable. If you are going to use a passage of Lorem Ipsum, you need to be sure there isn't anything embarrassing hidden in the middle of text. All the Lorem Ipsum generators on the Internet tend to repeat predefined chunks as necessary, making this the first true generator on the Internet. It uses a dictionary of over 200 Latin words, combined with a handful of model sentence structures, to generate Lorem Ipsum which looks reasonable. The generated Lorem Ipsum is therefore always free from repetition, injected humour, or non-characteristic words etc.<br />
<br />
=== Urs Gaudenz aka [[Gaudi]] ===<br />
<br />
Urs Gaudenz is an engineer and interdisciplinary scholar working in Lucerne, Switzerland. He was born 1971 in Seattle USA. He got his master in science of Microtechnologoy from the Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne. Subsequent to that he attended Post-Graduate programs in international business and innovation-management. In 2016 completed the course of study in the Principles and Applications of Synthetic Biology as directed by Georg Curch, Professor of Genetics at Hardward Medical School. He is founder of GaudiLabs, a third space for third culture. He is a founding member and member of the board of Hackteria International Society. He is currently on the faculty of the Lucerne School for Applied Science and Arts. In his professional practice, Urs Gaudenz makes use of various forms of work and expression such as prototype development, open scientific research and collaborative workshops. He is combining his different backgrounds to explore new technological and cultural fields and his works often emerges out of the void in this intersection. Remarkable in his work is the wide span from speculative and futuristic to very functional and applied. He worked with and was inspired by Dr. Marc Dusseiller - dusjagr labs, the Swiss Mechatronic Art Society, the GynePunk, BioDesign for the Real World, Sci | Art NanoLab Summer Institute at UCLA, LifePatch. He was invited to give workshops or exhibit projects at renown institutions and festivals such as Ars Electronica - Projekt Genesis, ISEA - International Symposium on Electronic Art, DOCK18, space for media cultures of the world, Kapelica Gallery / BioTehna, Schloss Werdenberg, N/O/D/E festival, Medialab-Prado Madrid, CYNETART-Festival - Trans-Media-Akademie. <br />
<br />
http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/<br />
<br />
=== Dr. Marc R. Dusseiller aka [[dusjagr]] ===<br />
[[File:shn_kopf_der_woche_bright.jpg|thumb|400px|right|hallo]]<br />
Marc Dusseiller aka [[dusjagr]] is a nomadic researcher and workshopologist. He is part of the [http://www.randelab.ch/ Center for Alternative Coconut Research] and co-founder of [http://mechatronicart.ch/ SGMK] and the [http://hackteria.org/ Hackteria network]. He loves making DIWO laboratories for creative biological experimentation and works in an integral way, combining science, art and education. He has worked as guest faculty and mentor at various schools, Srishti Institute of Art, Design and Technology, Bangalore (IN), UCSB (USA) and in Switzerland, FHNW, HEAD, ETHZ. He lives and works in Zürich, Yogyakarta and Taipei. He also loves [http://www.slideshare.net/dusjagr/smart-coconuts-for-stupid-cities-transformaking-symposium coconuts].<br />
<br />
See more about [[dusjagr]] and [http://www.dusseiller.ch/cv/short_bio_dusseiller17.pdf full biography]<br />
<br />
http://me.dusjagr.guru<br />
<br />
https://www.slideshare.net/dusjagr/presentations<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== Thomas Amberg ===<br />
<br />
Thomas Amberg ([https://twitter.com/tamberg @tamberg]) is a software engineer, founder of [https://yaler.net/ Yaler.net] and organiser of the [https://www.meetup.com/IoT-Zurich/ IoT Meetup] and [http://www.makerfairezurich.ch/ Maker Faire] (w/ Verein DIY Kultur) in Zurich, Switzerland. He's a regular at the [http://www.mechatronicart.ch/mechartlab/ MechArtLab] hackerspace and at [http://zurich.fablab.ch/ FabLab Zurich].<br />
<br />
http://www.tamberg.org/<br />
<br />
=== Wilhelm Hilger ===<br />
<br />
Bachelor of Science in Molecular Life Science / Master of Engineering in Quality Management und Medizinischer Physik.<br />
<br />
Wilhelm Hilger arbeitet bei Ypsomed AG in Burgdorf als Quality System Manager. Es überprüfen der relevanten Q-Anforderungen, führt und leiten Kunden- und Behördenaudits als Mitglied des Auditteams. Er hat mehrjährige Erfahrung als Qualitätsmanagementbeauftragter des Instituts für Pathology der Universität Bern sowie als technischer Fachspezialist für den Blutspendedienst Bern AG.<br />
<br />
=== Chris Obrist ===<br />
<br />
Chris ist seit 2015 Fabmanager im FabLab Luzern. <br />
<br />
Nach eine Ausbildung zum Werbefachmann hat er den Bachelor in Kunst und Vermittlung der Hochschule Luzern, Design & Kunst gemacht. Als Kunstler hatte er bereit verschiedene Ausstellungen und Live-Performances. <br />
<br />
http://chrisobrist.ch/about/<br />
<br />
=== Rainer ===<br />
<br />
== Student Teams ==<br />
<br />
=== [[Team A-Team]] ===<br />
<br />
=== [[Team Babos]] ===<br />
<br />
=== [[Team CreateIt]] ===<br />
Sandra, Andreas, Xander, Deia<br /><br />
[[File:20180216 114629.jpg|200px]]<br /><br />
Skill Share Session [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
=== [[Team Dr. Octopus]] ===<br />
Wir sind das Team '''Dr. Octopus''', bestehend aus Thomas, Sven, Florin und Marco.<br />
<br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
<br />
In der Blockwoche MedTech DIY konnten wir im FabLab Luzern unserer Kreativität freien Lauf lassen. Wir haben in dieser Woche mit dem Lötkolben experimentiert, Schaltungen gesteckt und versucht das Arduino zu Programmieren. So haben wir einen mechanischen Greifer, den man mittels Muskelkontraktion steuern kann, sowie eine Word-Clock und eine Mechanische Iris gemacht. <br />
<br />
Die Blockwoche kam in unserer Gruppe sehr gut an, wir konnten unsere Skills in diversen Bereichen, wie zum Beispiel dem Löten, Arduino programmieren und dem Rapid prototyping verbessern. Die freie Unterrichtsgestaltung und die chaotischen Arbeitsplätze haben für ein tolles Klima und gutes Umfeld gesorgt.<br />
<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery heights=200px mode="packed-hover"><br />
IMG_20180215_150533.jpg|Greifer<br />
WhatsApp Image 2018-02-16 at 10.43.38(1).jpeg|Word clock<br />
WhatsApp Image 2018-02-16 at 15.57.16(1).jpeg|Mechanische Iris<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== [[Team Enter]] ===<br />
Das Team Enter bildete sich in der zweiten Februarwoche um gemeinsam die Welt DIY kennen zu lernen. Es besteht aus Christoph, Daniel und Urs.<br />
<br />
=== [[Team Fantastic Three]] ===<br />
Das Team '''Fantastic Three''' wurde im Rahmen der Blockwoche Medizintechnik DIY gegründet und ist bestehend aus: Philipp Renner, Maik Giger und Michael Weinberger.<br /><br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery <gallery mode="packed-hover" widths=400px heights=300px><br />
Gerät im Betrieb.jpg|Tempraturfühler<br />
Pulsmesser V3.JPG|Pulsmesser V3<br />
Faust EMG.jpg|EMG mit Spiker Shield<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech Anatomie - Team Fantastic Three]]<br />
<br />
=== [[Team Giraffe]] ===<br />
Skill Share Session Fotografie: [[DIY-MedTech Fotografie - Team Giraffe]]<br /><br />
<br />
=== [[Team Hacker]] ===<br />
Das Team Hacker besteht aus den vier Studenten Christian, Marco, Michaela und Patrick.<br />
<br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
<br />
Die Gruppe Hacker hat während der Blockwoche "Medizintechnik DIY" zwei Prototypen entwickelt. Zum einen wurde ein Mitsubishi Roboter modifiziert, sodass verschiedenste Bewegungen durch Muskelimpulse gesteuert werden konnten. Zum anderen hat die Gruppe einen Dosenhalter entwickelt, der an Krücken befestigt ist und eine Temperaturmessung integriert hat.<br><br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner wusste, was gefordert war. Doch diese freie Arbeitsweise begann den Studenten im Verlaufe der Woche immer besser zu gefallen und förderte die Kreativität. <br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in dieser Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. <br />
Abschliessend ist die Gruppe zufrieden mit dem Ergebnis und froh, die Blockwoche gewählt zu haben.<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery heights=200px mode="packed-hover"><br />
File:Mitsubishi Movemaster_.jpg|Roboter gesteuert von Muskel<br />
File:Temperatursensor.jpg|Idee Fieberthermometer<br />
File:IMG_20180216_154523.jpg|Getränkehalter an Krücke<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]]<br />
<br />
=== [[Team Iguana]] ===<br />
Alex & Markus<br />
<br />
[[File:IMG_0184.jpg|150px]]<br />
<br />
'''Zusammenfassung und Reflektion'''<br />
<br />
=== [[Team Jay]] ===<br />
Markus, Philipp, Sandro<br />
<br />
[[File:IMG_3115.JPG|150px]]<br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech Arduino Programmieren - Team Jay]]<br />
<br />
=== [[Team Krokodil]] ===<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Category:MedTech-DIY]]<br />
<br />
=== [[Team Lion]] ===<br />
<br />
== Sharing Playground ==<br />
===Heartbeat controlled acoustic levitation synthesizer===<br />
Pictures of Gaudi's [[Heartbeat Controlled Acoustic Levitation Synthesizer]]<br />
=== Wearable LoRaWAN Muscle SpikerShield ===<br />
How to build a [[Wearable LoRaWAN Muscle SpikerShield]]<br />
=== KresseShield ===<br />
[[Backyard Brains Fablab Luzern KresseShield]]<br />
<br />
Github for KresseShields: https://github.com/GenericLab/KresseShield<br />
=== DIY MedTech WishList ===<br />
<br />
Put down ideas on [[DIY MedTech WishList]] for future editions of this course. What else would we need? Materials, devicees, infrastructure, people?<br />
<br />
== Testat ==<br />
<br />
* Pflichtlektüren gelesen<br />
* Aktive Teilnahme an allen Tagen der Blockwoche<br />
<br />
== Leistungsnachweis ==<br />
<br />
Wiki-Seite pro Gruppe (70%) mit: <br><br />
* Reflektion zu Readings / Input Vorlesungen<br />
* Dokumentation der Experimente während der Woche<br />
(Experimente, Resultate, Erkenntnisse, Links/Resourcen, Bilder)<br />
* Dokumentation des Skill-Share Session<br />
(Vorbereitung, Durchführung, Erfahrungen, Links, Resourcen)<br />
<br />
Schlusspräsentation in der Gruppe am Samstag (30%)<br />
<br />
<br />
'''Abgabetermin Wiki-Seiten: 4, März 2018'''<br />
<br />
== Compulsary Readings / Pflichtlektüre & Videos ==<br />
<br />
=== FabLab===<br />
Fab Charta<br />
<br />
http://fablab-luzern.ch/info/fab-charta-2/#FabCharter<br />
<br />
=== Articles ===<br />
<br />
'''Biotechnology for All / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself. SATW publication 2015'''<br />
[[File:SATW_article_cover.png|right|thumb|200px]]<br />
<br />
[https://www.hackteria.org/wiki/images/8/87/SATW_INFO_2-15_DIY-Bio_EN.pdf SATW Info 2/15 – Biotechnology for all / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself]. <br />
<br />
[https://www.hackteria.org/wiki/images/a/ac/SATW_INFO_2-15_DIY-Bio_DE.pdf «Do it yourself» in der Bioanalytik – zum Download auf Deutsch]<br />
<br />
"Biotechnologische Forschung findet heute nicht mehr nur in spezialisierten Labors statt. Eine wachsende Gemeinschaft von Biologen, Bastlern und Technikbegeisterten experimentiert in Küchen, Werkstätten und Eigenbau-Labors. Einige sehen in der Demokratisierung der Biotechnologie eine Gefahr; andere die Chance für ein besseres Verständnis von komplexen wissenschaftlichen Zusammenhängen in der Gesellschaft."<br />
<br />
The article from SATW Info 2/15 – Biotechnology for all / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself is available for download in German, English and French. The pedagogic conecpt and educational kits were developed during a project funded by the Swiss Academy for Engineering Sciences (SATW), together with hackteria, M. Dusseiller and U. Gaudenz, and FHNW School for Lifesciences, Dr. D. Gygax, during a workshop with an interdisciplinary group of participants. More info [http://hackteria.org/education/satw/ here].<br />
<br />
=== Videos ===<br />
<br />
'''How to control someone else's arm with your brain | Greg Gage'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/rSQNi5sAwuc<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
As grad students at the University of Michigan, co-founders Tim and Greg often interacted with schoolchildren during neuroscience outreach events. We often wanted to show real "spiking" activity to students, but this was impossible due to the high cost of equipment. By using off-the-shelf electronics, we designed kits that could provide insight into the inner workings of the nervous system.<br />
<br />
Go and look at their website! [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains - Neuroscience For Everyone!]<br />
<br />
'''"Simplicity: We know it when we see it" | George Whitesides'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/GayY-mjZXrQ<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
Simplicity: We know it when we see it -- but what is it, exactly? In this funny, philosophical talk, George Whitesides chisels out an answer.<br />
<br />
More about [https://www.ted.com/talks/george_whitesides_a_lab_the_size_of_a_postage_stamp Simplicity, in the specific case of "A lab the size of a postage stamp"]<br />
<br />
'''"Why toys make good medical devices | Jose Gomez-Marquez'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/UHCT9SOBHs0<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
We develop empowerment technologies for health. We believe that innovation and design happens at the frontline of healthcare where providers and patients can invent everyday technologies to improve outcomes. By radically democratizing the tools of medical creation, we seek to enable front line patients and providers to invent answers to disease burdens.<br />
<br />
https://littledevices.org/<br />
<br />
'''SENI GOTONG ROYONG: HackteriaLab 2014 - Yogyakarta'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/_CqTzpS7yl8<br />
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|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
HackteriaLab 2014 – Yogyakakarta is a two-weeks making-oriented gathering of researchers, artists, scientists, academicians, hackers and whatevers in Yogyakarta. It was hosted by LIFEPATCH - citizen initiative in art, science and technology and co-organized together with HACKTERIA | Open Source Biological Art in collaboration with various regional partners. As a web and community platform, Hackteria tries to encourage scientists, hackers and artists to collaborate and combine their expertise, write critical and theoretical reflections, share simple instructions to work with life science technologies and cooperate on the organization of workshops, festival and meetings.<br />
<br />
See the full 50' film [[HLab14-Documentary]] to learn more about such collaborative and transdisciplinary co-production laboratories<br />
<br />
'''Open Source Estrogen: Housewives Making Drugs - Mary Maggic'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/38nwrf-h52I<br />
|width=476<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
=== How to use this wiki ===<br />
<br />
Dear participants, please make sure you prepare your account and get some first experience in using a wiki, in this case it's [https://www.mediawiki.org/wiki/MediaWiki MediaWiki] the same software on which the famous wikipedia has been created. The previous link directs you to many instructions on how to use a wiki. look at it.<br />
<br />
You should have received a [[login by now]]. Try it out and create a new page for your own project notes, give it a reasonable name and make sure you add the folling line at the end of the page, so it will be sorted all in the same category.<br />
<br />
[[ <code> Category:MedTech-DIY </code> ]]<br />
<br />
Please write a [[few sentences about yourself]], add links to your other websites, blogs, biographies, artworks. <br />
<br />
* try to add images<br />
* "internal links" to other pages on the hackteria wiki<br />
* "external likns" to websites<br />
* embed a youtube video?<br />
<br />
You can always click the "edit" link on this or other pages to see how stuff has been written in the mediawiki language.<br />
<br />
== Resources ==<br />
<br />
=== Methoden für Break Out / Skill Share Sessions ===<br />
<br />
http://www.hackteria.org/wiki/BreakOut_Methoden<br />
<br />
=== Related to the core of this course ===<br />
<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br><br />
TED Talk - Steuern der Muskeln einer anderen Person über dein Gehirn <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=rSQNi5sAwuc&feature=youtu.be <br><br />
<br><br />
TED Talk - Elektrische Experimente mit Pflanzen <br><br />
https://www.ted.com/talks/greg_gage_electrical_experiments_with_plants_that_count_and_communicate?language=en <br><br />
<br><br />
Elektroenzephalografie EEG - Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns <br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroenzephalografie <br><br />
<br><br />
Elektrokardiogramm - Aufzeichung der elektrischen Aktivität aller Herzmuskeln <br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrokardiogramm <br><br />
<br><br />
Elektrookulografie - Messung der Bewegung der Augen und der Veränderung des Ruhepotentials der Netzhaut <br> <br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrookulografie <br><br />
<br><br />
<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br><br />
TED Talk - Was ist ein Arduino mit Massimo Banzi <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=UoBUXOOdLXY <br><br />
<br><br />
Arduino UNO Board <br><br />
https://store.arduino.cc/arduino-uno-rev3 <br><br />
<br><br />
Arduino Einführung <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=0wAY3DYihyg&list=PLAB63281B90FB376E <br><br />
http://www.tamberg.org/chopen/2017/LoRaWANIoTWorkshop.pdf p.10-38<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Fablabs, Hackerspaces and Universities ===<br />
<br />
'''FabLab Luzern'''<br />
<br />
http://fablab-luzern.ch/<br><br />
Maschinen [http://fablab-luzern.ch/anleitungen/ Anleitungen] für das FabLab Luzen<br />
<br />
'''Swiss FabLabs and global Networks'''<br />
<br />
https://fablab.ch/#/news <br><br />
<br><br />
Global FabFoundation - facilitate and support the growth of the international fab lab network<br><br />
http://fabfoundation.org/ <br><br />
<br><br />
FabAcademy - Learn to Turn Codes into Things<br><br />
http://fabacademy.org/ <br><br />
<br><br />
<br />
Hackerspaces - Was ist ein Hackerspace<br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Hackerspace <br><br />
<br><br />
List of ALL Hacker Spaces<br><br />
https://wiki.hackerspaces.org/List_of_ALL_Hacker_Spaces<br />
<br><br />
Hackuarium - Open Biohacker Space in Lausanne (Renens)<br><br />
http://www.hackuarium.ch/en/<br><br />
<br><br />
Hackathon - a Hacking Marathon<br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Hackathon <br><br />
<br><br />
<br />
'''Hackteria, Temporary Labs'''<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
Marc Dusseiller: HACKTERIA - OPEN SOURCE BIOLOGICAL ART<br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=hEggLeGLzW4<br><br />
<br><br />
HackteriaLab 2014 Yogyakarta<br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=_CqTzpS7yl8<br><br />
<br><br />
GaudiLabs - GaudiLabs are creative spaces for open research in open source culture technology.<br><br />
http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/ <br><br />
<br><br />
LabMaking - Aufbau eines Labors <br><br />
https://www.hackteria.org/wiki/Bio_Lab_Infrastructure<br><br />
<br><br />
LabMaking - Eine Anleitung von Sachiko Hirosue & Urs Gaudenz <br><br />
http://wlu18www30.webland.ch/wiki/images/9/91/LabMaking_HLab14book.pdf <br><br />
<br><br />
<br />
=== Related Courses ===<br />
<br />
==== NanoHacking - Interdisciplinary Course at University of Lichtenstein ====<br />
<br />
[[NanoHacking-UNILI]] <br />
<br />
"The innovators of 1600 were hackers before the word existed; they proposed open sharing of ideas for the benefit of humanity. Isaac Newton, Robert Hooke, Descartes, and the other scientists of the late 1600s could not have inaugurated the greatest scientific innovation of all time—the invention of modern science itself—without the Hackers of the 1600s. The Renaissance’s secretive structure was hacked, and it inspired the Scientific Revolution."<br />
<br />
==== From DIY lab tools to field-works ====<br />
<br />
[[LabHacking - From DIY lab tools to field-works, UCSB]]<br />
<br />
==== The Art of BioHacking ====<br />
<br />
[[The Art of BioHacking or How to make Cheese and Wine, HEAD, Geneva]]<br />
<br />
==== DIWO Culture ====<br />
<br />
[[HaSTA]] DIWO Culture : Hacking art/Sci/Tech & Activism<br />
<br />
To engage with the most pressing issues (environment, social injustice, globalisation) of society, artist have embraced new transdisciplinary practices, which combine the use of open source tools (OST) and hacking strategies in a collaborative manner with "others". DIWO (Do It With Others) Culture will introduce such strategies through case studies, hands-on experimentation and team projects to the students. This first edition will focus on OST for environmental monitoring and artistic interpretation.<br />
<br />
=== HSLU Related Institutes ===<br />
<br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br><br />
Zukunftslabor CreaLab - Erforscht Möglichkeitsräume, die kreatives Denken und Handeln fördern<br><br />
https://blog.hslu.ch/crealab/<br><br />
<br><br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Category:MedTech-DIY]]</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Medizintechnik_DIY_2020&diff=27239Medizintechnik DIY 20202018-02-22T10:40:54Z<p>Tbkaufma: /* Team Hacker */</p>
<hr />
<div><div style="float:right" class="toclimit-3">__TOC__</div><br />
<br />
== Kurzbeschreib ==<br />
<br />
Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet.<br />
<br />
== Location(s) ==<br />
'''FabLab Horw (Trakt I)'''<br />
<br />
<gallery mode="packed-hover" widths=320px heights=200px><br />
File:Fablab_groundFloor.jpg|Fablab Luzern<br />
File:Fablab_upperFloor.jpg<br />
File:IMG_20180213_165204.jpg|After the 2nd day<br />
File:diyMedTech_fullHouse.jpg<br />
</gallery><br />
<br />
<br />
'''Unterrichtsraum D203 (Trakt II)''' <br />
<br />
'''Sitzungszimmer D1 (Trakt I)'''<br />
<br />
== Schedule ==<br />
<br />
Montag, 12. Februar - Samsta 17. Februar 2018<br />
<br />
Täglich von 9 - 12.30 and 13.30 - 17:00 Uhr<br />
<br />
Samstag 10:00 - 15:00 Uhr<br />
<br />
[[File:WeekGridMedTechDIY.png|700px]]<br />
<br />
=== Content ===<br />
<br />
Part 1: Introduction<br />
* Introduction into DIY and Fablab<br />
* Introduction of Winterschool<br />
* Wiki-Intro<br />
<br />
Part 2: <br />
* Lötle<br />
* Experimentiere<br />
<br />
Part3:<br />
* Skill Share Sessions - See more on [[BreakOut Methoden]]<br />
* [[Input Lectures on DIY, MedTech and Hacklabs]]<br />
<br />
Part4:<br />
* Prototyping<br />
* Experimenting<br />
* Refraining<br />
* more Prototyping<br />
<br />
Part 5:<br />
* Documentation<br />
* Presentation<br />
<br />
=== Input Lectures ===<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
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}}<br />
<br />
Overview of dusjagr's background from nanobiotechnology to making cheese and global workshopology. The role of temporary labs for collaborative prototyping, examples from Taiwan, Indonesia and Switzerland. Hackerspaces crossing digital- and biotechnologies.<br />
<br />
=== Skill Share Sessions ===<br />
<br />
[[File:SkillShares_Wall.jpg|800px]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]] ====<br />
Dienstag 15:00 oder jederzeit Thomas fragen<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]] ====<br />
<br />
Eine kurze Einführung im Photoshop ---> [[Team Lion]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Dumspter Diving - Team Gaudi]] ====<br />
<br />
Lasst uns mal die Kellergewölbe der HSLU erkunden!!! Viele Schätze erwarten uns...<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Anatomie - Team Fantastic Three]] ====<br />
Kurzer Einstieg in die komplexe Anatomie des Menschen.<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]] ====<br />
<br />
Mittwoch 13:30 Uhr, FabLab oberer Stock<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]] ====<br />
<br />
Donnerstag 9:00 & 09:30 Uhr beim Laser im FabLab<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Jonglieren - Team Babos]] ====<br />
<br />
Freitag 13:30 Uhr<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Fotografie - Team Giraffe]] ====<br />
Hier lernt ihr die Basics in Fotografie und könnt auch gleich mal etwas ausprobieren.<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Kreativitätstechniken - Team A-Team]] ====<br />
Mittwoch 14:00 Uhr im Raum D1, zusammen mit dem Team Krokodil - Sinnvolle Anwendungen<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Sinnvolle Anwendungen - Team Krokodil]] ====<br />
Mittwoch 14:00 Uhr im Raum D1, zusammen mit dem Team A-Team - Kreativität<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Elektro-Physiologie - Team Iguana]] ====<br />
<br />
Freitag 09:00 Uhr im Raum D1<br />
<br />
[[Team Iguana]]<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]] ====<br />
Mittwoch 09:00 Uhr F203<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Arduino Programmieren - Team Jay]] ====<br />
Freitag 10:00 Uhr F203<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Medizinlabor Führung - Team Enter]] ====<br />
Freitag 13:00 Uhr im Medizinlabor<br />
<br />
==== [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]] ====<br />
Donnerstag 13:30<br />
<br />
=== Project Teams Showcase & Presentations ===<br />
<br />
== Mentors ==<br />
=== Team Mentorzzz ===<br />
<gallery mode="packed-hover" widths=400px heights=300px><br />
File:25429261157_e1793951e9_z.jpg<br />
File:25426703157_6c479ebbc8_z.jpg<br />
File:GongXiFaCai_Shield_V01_photo.jpg<br />
</gallery><br />
<br />
'''Zusammenfassung und Reflektion'''<br />
<br />
Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry's standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.<br />
<br />
'''Prototypen'''<br />
<br />
''Where does it come from?''<br />
<br />
Contrary to popular belief, Lorem Ipsum is not simply random text. It has roots in a piece of classical Latin literature from 45 BC, making it over 2000 years old. Richard McClintock, a Latin professor at Hampden-Sydney College in Virginia, looked up one of the more obscure Latin words, consectetur, from a Lorem Ipsum passage, and going through the cites of the word in classical literature, discovered the undoubtable source. Lorem Ipsum comes from sections 1.10.32 and 1.10.33 of "de Finibus Bonorum et Malorum" (The Extremes of Good and Evil) by Cicero, written in 45 BC. This book is a treatise on the theory of ethics, very popular during the Renaissance. The first line of Lorem Ipsum, "Lorem ipsum dolor sit amet..", comes from a line in section 1.10.32.<br />
<br />
''Where can I get some?''<br />
<br />
There are many variations of passages of Lorem Ipsum available, but the majority have suffered alteration in some form, by injected humour, or randomised words which don't look even slightly believable. If you are going to use a passage of Lorem Ipsum, you need to be sure there isn't anything embarrassing hidden in the middle of text. All the Lorem Ipsum generators on the Internet tend to repeat predefined chunks as necessary, making this the first true generator on the Internet. It uses a dictionary of over 200 Latin words, combined with a handful of model sentence structures, to generate Lorem Ipsum which looks reasonable. The generated Lorem Ipsum is therefore always free from repetition, injected humour, or non-characteristic words etc.<br />
<br />
=== Urs Gaudenz aka [[Gaudi]] ===<br />
<br />
Urs Gaudenz is an engineer and interdisciplinary scholar working in Lucerne, Switzerland. He was born 1971 in Seattle USA. He got his master in science of Microtechnologoy from the Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne. Subsequent to that he attended Post-Graduate programs in international business and innovation-management. In 2016 completed the course of study in the Principles and Applications of Synthetic Biology as directed by Georg Curch, Professor of Genetics at Hardward Medical School. He is founder of GaudiLabs, a third space for third culture. He is a founding member and member of the board of Hackteria International Society. He is currently on the faculty of the Lucerne School for Applied Science and Arts. In his professional practice, Urs Gaudenz makes use of various forms of work and expression such as prototype development, open scientific research and collaborative workshops. He is combining his different backgrounds to explore new technological and cultural fields and his works often emerges out of the void in this intersection. Remarkable in his work is the wide span from speculative and futuristic to very functional and applied. He worked with and was inspired by Dr. Marc Dusseiller - dusjagr labs, the Swiss Mechatronic Art Society, the GynePunk, BioDesign for the Real World, Sci | Art NanoLab Summer Institute at UCLA, LifePatch. He was invited to give workshops or exhibit projects at renown institutions and festivals such as Ars Electronica - Projekt Genesis, ISEA - International Symposium on Electronic Art, DOCK18, space for media cultures of the world, Kapelica Gallery / BioTehna, Schloss Werdenberg, N/O/D/E festival, Medialab-Prado Madrid, CYNETART-Festival - Trans-Media-Akademie. <br />
<br />
http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/<br />
<br />
=== Dr. Marc R. Dusseiller aka [[dusjagr]] ===<br />
[[File:shn_kopf_der_woche_bright.jpg|thumb|400px|right|hallo]]<br />
Marc Dusseiller aka [[dusjagr]] is a nomadic researcher and workshopologist. He is part of the [http://www.randelab.ch/ Center for Alternative Coconut Research] and co-founder of [http://mechatronicart.ch/ SGMK] and the [http://hackteria.org/ Hackteria network]. He loves making DIWO laboratories for creative biological experimentation and works in an integral way, combining science, art and education. He has worked as guest faculty and mentor at various schools, Srishti Institute of Art, Design and Technology, Bangalore (IN), UCSB (USA) and in Switzerland, FHNW, HEAD, ETHZ. He lives and works in Zürich, Yogyakarta and Taipei. He also loves [http://www.slideshare.net/dusjagr/smart-coconuts-for-stupid-cities-transformaking-symposium coconuts].<br />
<br />
See more about [[dusjagr]] and [http://www.dusseiller.ch/cv/short_bio_dusseiller17.pdf full biography]<br />
<br />
http://me.dusjagr.guru<br />
<br />
https://www.slideshare.net/dusjagr/presentations<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== Thomas Amberg ===<br />
<br />
Thomas Amberg ([https://twitter.com/tamberg @tamberg]) is a software engineer, founder of [https://yaler.net/ Yaler.net] and organiser of the [https://www.meetup.com/IoT-Zurich/ IoT Meetup] and [http://www.makerfairezurich.ch/ Maker Faire] (w/ Verein DIY Kultur) in Zurich, Switzerland. He's a regular at the [http://www.mechatronicart.ch/mechartlab/ MechArtLab] hackerspace and at [http://zurich.fablab.ch/ FabLab Zurich].<br />
<br />
http://www.tamberg.org/<br />
<br />
=== Wilhelm Hilger ===<br />
<br />
Bachelor of Science in Molecular Life Science / Master of Engineering in Quality Management und Medizinischer Physik.<br />
<br />
Wilhelm Hilger arbeitet bei Ypsomed AG in Burgdorf als Quality System Manager. Es überprüfen der relevanten Q-Anforderungen, führt und leiten Kunden- und Behördenaudits als Mitglied des Auditteams. Er hat mehrjährige Erfahrung als Qualitätsmanagementbeauftragter des Instituts für Pathology der Universität Bern sowie als technischer Fachspezialist für den Blutspendedienst Bern AG.<br />
<br />
=== Chris Obrist ===<br />
<br />
Chris ist seit 2015 Fabmanager im FabLab Luzern. <br />
<br />
Nach eine Ausbildung zum Werbefachmann hat er den Bachelor in Kunst und Vermittlung der Hochschule Luzern, Design & Kunst gemacht. Als Kunstler hatte er bereit verschiedene Ausstellungen und Live-Performances. <br />
<br />
http://chrisobrist.ch/about/<br />
<br />
=== Rainer ===<br />
<br />
== Student Teams ==<br />
<br />
=== [[Team A-Team]] ===<br />
<br />
=== [[Team Babos]] ===<br />
<br />
=== [[Team CreateIt]] ===<br />
Sandra, Andreas, Xander, Deia<br /><br />
[[File:20180216 114629.jpg|200px]]<br /><br />
Skill Share Session [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
=== [[Team Dr. Octopus]] ===<br />
Wir sind das Team '''Dr. Octopus''', bestehend aus Thomas, Sven, Florin und Marco.<br />
<br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
<br />
In der Blockwoche MedTech DIY konnten wir im FabLab Luzern unserer Kreativität freien Lauf lassen. Wir haben in dieser Woche mit dem Lötkolben experimentiert, Schaltungen gesteckt und versucht das Arduino zu Programmieren. So haben wir einen mechanischen Greifer, den man mittels Muskelkontraktion steuern kann, sowie eine Word-Clock und eine Mechanische Iris gemacht. <br />
<br />
Die Blockwoche kam in unserer Gruppe sehr gut an, wir konnten unsere Skills in diversen Bereichen, wie zum Beispiel dem Löten, Arduino programmieren und dem Rapid prototyping verbessern. Die freie Unterrichtsgestaltung und die chaotischen Arbeitsplätze haben für ein tolles Klima und gutes Umfeld gesorgt.<br />
<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery heights=200px mode="packed-hover"><br />
IMG_20180215_150533.jpg|Greifer<br />
WhatsApp Image 2018-02-16 at 10.43.38(1).jpeg|Word clock<br />
WhatsApp Image 2018-02-16 at 15.57.16(1).jpeg|Mechanische Iris<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== [[Team Enter]] ===<br />
=== [[Team Fantastic Three]] ===<br />
Das Team '''Fantastic Three''' wurde im Rahmen der Blockwoche Medizintechnik DIY gegründet und ist bestehend aus: Philipp Renner, Maik Giger und Michael Weinberger.<br /><br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery <gallery mode="packed-hover" widths=400px heights=300px><br />
Gerät im Betrieb.jpg|Tempraturfühler<br />
Pulsmesser V3.JPG|Pulsmesser V3<br />
Faust EMG.jpg|EMG mit Spiker Shield<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech Anatomie - Team Fantastic Three]]<br />
<br />
=== [[Team Giraffe]] ===<br />
Skill Share Session Fotografie: [[DIY-MedTech Fotografie - Team Giraffe]]<br /><br />
<br />
=== [[Team Hacker]] ===<br />
Das Team Hacker besteht aus den vier Studenten Christian, Marco, Michaela und Patrick.<br />
<br />
==== Zusammenfassung und Reflektion ====<br />
<br />
<br />
==== Prototypen ====<br />
<br />
<gallery heights=200px mode="packed-hover"><br />
File:Mitsubishi Movemaster_.jpg|Roboter gesteuert von Muskel<br />
File:Temperatursensor.jpg|Idee Fieberthermometer<br />
File:IMG_20180216_154523.jpg|Getränkehalter an Krücke<br />
</gallery><br />
<br />
Skill Share Session [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]]<br />
<br />
=== [[Team Iguana]] ===<br />
Alex & Markus<br />
<br />
[[File:IMG_0184.jpg|150px]]<br />
<br />
'''Zusammenfassung und Reflektion'''<br />
<br />
=== [[Team Jay]] ===<br />
Markus, Philipp, Sandro<br />
<br />
[[File:IMG_3115.JPG|150px]]<br />
<br />
Skill Share Session: [[DIY-MedTech Arduino Programmieren - Team Jay]]<br />
<br />
=== [[Team Krokodil]] ===<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Category:MedTech-DIY]]<br />
<br />
=== [[Team Lion]] ===<br />
<br />
== Sharing Playground ==<br />
===Heartbeat controlled acoustic levitation synthesizer===<br />
Pictures of Gaudi's [[Heartbeat Controlled Acoustic Levitation Synthesizer]]<br />
=== Wearable LoRaWAN Muscle SpikerShield ===<br />
How to build a [[Wearable LoRaWAN Muscle SpikerShield]]<br />
=== KresseShield ===<br />
[[Backyard Brains Fablab Luzern KresseShield]]<br />
<br />
Github for KresseShields: https://github.com/GenericLab/KresseShield<br />
=== DIY MedTech WishList ===<br />
<br />
Put down ideas on [[DIY MedTech WishList]] for future editions of this course. What else would we need? Materials, devicees, infrastructure, people?<br />
<br />
== Testat ==<br />
<br />
* Pflichtlektüren gelesen<br />
* Aktive Teilnahme an allen Tagen der Blockwoche<br />
<br />
== Leistungsnachweis ==<br />
<br />
Wiki-Seite pro Gruppe (70%) mit: <br><br />
* Reflektion zu Readings / Input Vorlesungen<br />
* Dokumentation der Experimente während der Woche<br />
(Experimente, Resultate, Erkenntnisse, Links/Resourcen, Bilder)<br />
* Dokumentation des Skill-Share Session<br />
(Vorbereitung, Durchführung, Erfahrungen, Links, Resourcen)<br />
<br />
Schlusspräsentation in der Gruppe am Samstag (30%)<br />
<br />
<br />
'''Abgabetermin Wiki-Seiten: 4, März 2018'''<br />
<br />
== Compulsary Readings / Pflichtlektüre & Videos ==<br />
<br />
=== FabLab===<br />
Fab Charta<br />
<br />
http://fablab-luzern.ch/info/fab-charta-2/#FabCharter<br />
<br />
=== Articles ===<br />
<br />
'''Biotechnology for All / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself. SATW publication 2015'''<br />
[[File:SATW_article_cover.png|right|thumb|200px]]<br />
<br />
[https://www.hackteria.org/wiki/images/8/87/SATW_INFO_2-15_DIY-Bio_EN.pdf SATW Info 2/15 – Biotechnology for all / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself]. <br />
<br />
[https://www.hackteria.org/wiki/images/a/ac/SATW_INFO_2-15_DIY-Bio_DE.pdf «Do it yourself» in der Bioanalytik – zum Download auf Deutsch]<br />
<br />
"Biotechnologische Forschung findet heute nicht mehr nur in spezialisierten Labors statt. Eine wachsende Gemeinschaft von Biologen, Bastlern und Technikbegeisterten experimentiert in Küchen, Werkstätten und Eigenbau-Labors. Einige sehen in der Demokratisierung der Biotechnologie eine Gefahr; andere die Chance für ein besseres Verständnis von komplexen wissenschaftlichen Zusammenhängen in der Gesellschaft."<br />
<br />
The article from SATW Info 2/15 – Biotechnology for all / DIY in bioanalytics: doing and grasping it yourself is available for download in German, English and French. The pedagogic conecpt and educational kits were developed during a project funded by the Swiss Academy for Engineering Sciences (SATW), together with hackteria, M. Dusseiller and U. Gaudenz, and FHNW School for Lifesciences, Dr. D. Gygax, during a workshop with an interdisciplinary group of participants. More info [http://hackteria.org/education/satw/ here].<br />
<br />
=== Videos ===<br />
<br />
'''How to control someone else's arm with your brain | Greg Gage'''<br />
<br />
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|url=https://www.youtube.com/embed/rSQNi5sAwuc<br />
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|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
As grad students at the University of Michigan, co-founders Tim and Greg often interacted with schoolchildren during neuroscience outreach events. We often wanted to show real "spiking" activity to students, but this was impossible due to the high cost of equipment. By using off-the-shelf electronics, we designed kits that could provide insight into the inner workings of the nervous system.<br />
<br />
Go and look at their website! [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains - Neuroscience For Everyone!]<br />
<br />
'''"Simplicity: We know it when we see it" | George Whitesides'''<br />
<br />
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|url=https://www.youtube.com/embed/GayY-mjZXrQ<br />
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}}<br />
<br />
Simplicity: We know it when we see it -- but what is it, exactly? In this funny, philosophical talk, George Whitesides chisels out an answer.<br />
<br />
More about [https://www.ted.com/talks/george_whitesides_a_lab_the_size_of_a_postage_stamp Simplicity, in the specific case of "A lab the size of a postage stamp"]<br />
<br />
'''"Why toys make good medical devices | Jose Gomez-Marquez'''<br />
<br />
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|url=https://www.youtube.com/embed/UHCT9SOBHs0<br />
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|height=357<br />
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}}<br />
<br />
We develop empowerment technologies for health. We believe that innovation and design happens at the frontline of healthcare where providers and patients can invent everyday technologies to improve outcomes. By radically democratizing the tools of medical creation, we seek to enable front line patients and providers to invent answers to disease burdens.<br />
<br />
https://littledevices.org/<br />
<br />
'''SENI GOTONG ROYONG: HackteriaLab 2014 - Yogyakarta'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
HackteriaLab 2014 – Yogyakakarta is a two-weeks making-oriented gathering of researchers, artists, scientists, academicians, hackers and whatevers in Yogyakarta. It was hosted by LIFEPATCH - citizen initiative in art, science and technology and co-organized together with HACKTERIA | Open Source Biological Art in collaboration with various regional partners. As a web and community platform, Hackteria tries to encourage scientists, hackers and artists to collaborate and combine their expertise, write critical and theoretical reflections, share simple instructions to work with life science technologies and cooperate on the organization of workshops, festival and meetings.<br />
<br />
See the full 50' film [[HLab14-Documentary]] to learn more about such collaborative and transdisciplinary co-production laboratories<br />
<br />
'''Open Source Estrogen: Housewives Making Drugs - Mary Maggic'''<br />
<br />
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|border=0<br />
}}<br />
<br />
=== How to use this wiki ===<br />
<br />
Dear participants, please make sure you prepare your account and get some first experience in using a wiki, in this case it's [https://www.mediawiki.org/wiki/MediaWiki MediaWiki] the same software on which the famous wikipedia has been created. The previous link directs you to many instructions on how to use a wiki. look at it.<br />
<br />
You should have received a [[login by now]]. Try it out and create a new page for your own project notes, give it a reasonable name and make sure you add the folling line at the end of the page, so it will be sorted all in the same category.<br />
<br />
[[ <code> Category:MedTech-DIY </code> ]]<br />
<br />
Please write a [[few sentences about yourself]], add links to your other websites, blogs, biographies, artworks. <br />
<br />
* try to add images<br />
* "internal links" to other pages on the hackteria wiki<br />
* "external likns" to websites<br />
* embed a youtube video?<br />
<br />
You can always click the "edit" link on this or other pages to see how stuff has been written in the mediawiki language.<br />
<br />
== Resources ==<br />
<br />
=== Methoden für Break Out / Skill Share Sessions ===<br />
<br />
http://www.hackteria.org/wiki/BreakOut_Methoden<br />
<br />
=== Related to the core of this course ===<br />
<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br><br />
TED Talk - Steuern der Muskeln einer anderen Person über dein Gehirn <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=rSQNi5sAwuc&feature=youtu.be <br><br />
<br><br />
TED Talk - Elektrische Experimente mit Pflanzen <br><br />
https://www.ted.com/talks/greg_gage_electrical_experiments_with_plants_that_count_and_communicate?language=en <br><br />
<br><br />
Elektroenzephalografie EEG - Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns <br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroenzephalografie <br><br />
<br><br />
Elektrokardiogramm - Aufzeichung der elektrischen Aktivität aller Herzmuskeln <br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrokardiogramm <br><br />
<br><br />
Elektrookulografie - Messung der Bewegung der Augen und der Veränderung des Ruhepotentials der Netzhaut <br> <br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrookulografie <br><br />
<br><br />
<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br><br />
TED Talk - Was ist ein Arduino mit Massimo Banzi <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=UoBUXOOdLXY <br><br />
<br><br />
Arduino UNO Board <br><br />
https://store.arduino.cc/arduino-uno-rev3 <br><br />
<br><br />
Arduino Einführung <br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=0wAY3DYihyg&list=PLAB63281B90FB376E <br><br />
http://www.tamberg.org/chopen/2017/LoRaWANIoTWorkshop.pdf p.10-38<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Fablabs, Hackerspaces and Universities ===<br />
<br />
'''FabLab Luzern'''<br />
<br />
http://fablab-luzern.ch/<br><br />
Maschinen [http://fablab-luzern.ch/anleitungen/ Anleitungen] für das FabLab Luzen<br />
<br />
'''Swiss FabLabs and global Networks'''<br />
<br />
https://fablab.ch/#/news <br><br />
<br><br />
Global FabFoundation - facilitate and support the growth of the international fab lab network<br><br />
http://fabfoundation.org/ <br><br />
<br><br />
FabAcademy - Learn to Turn Codes into Things<br><br />
http://fabacademy.org/ <br><br />
<br><br />
<br />
Hackerspaces - Was ist ein Hackerspace<br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Hackerspace <br><br />
<br><br />
List of ALL Hacker Spaces<br><br />
https://wiki.hackerspaces.org/List_of_ALL_Hacker_Spaces<br />
<br><br />
Hackuarium - Open Biohacker Space in Lausanne (Renens)<br><br />
http://www.hackuarium.ch/en/<br><br />
<br><br />
Hackathon - a Hacking Marathon<br><br />
https://de.wikipedia.org/wiki/Hackathon <br><br />
<br><br />
<br />
'''Hackteria, Temporary Labs'''<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
Marc Dusseiller: HACKTERIA - OPEN SOURCE BIOLOGICAL ART<br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=hEggLeGLzW4<br><br />
<br><br />
HackteriaLab 2014 Yogyakarta<br><br />
https://www.youtube.com/watch?v=_CqTzpS7yl8<br><br />
<br><br />
GaudiLabs - GaudiLabs are creative spaces for open research in open source culture technology.<br><br />
http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/ <br><br />
<br><br />
LabMaking - Aufbau eines Labors <br><br />
https://www.hackteria.org/wiki/Bio_Lab_Infrastructure<br><br />
<br><br />
LabMaking - Eine Anleitung von Sachiko Hirosue & Urs Gaudenz <br><br />
http://wlu18www30.webland.ch/wiki/images/9/91/LabMaking_HLab14book.pdf <br><br />
<br><br />
<br />
=== Related Courses ===<br />
<br />
==== NanoHacking - Interdisciplinary Course at University of Lichtenstein ====<br />
<br />
[[NanoHacking-UNILI]] <br />
<br />
"The innovators of 1600 were hackers before the word existed; they proposed open sharing of ideas for the benefit of humanity. Isaac Newton, Robert Hooke, Descartes, and the other scientists of the late 1600s could not have inaugurated the greatest scientific innovation of all time—the invention of modern science itself—without the Hackers of the 1600s. The Renaissance’s secretive structure was hacked, and it inspired the Scientific Revolution."<br />
<br />
==== From DIY lab tools to field-works ====<br />
<br />
[[LabHacking - From DIY lab tools to field-works, UCSB]]<br />
<br />
==== The Art of BioHacking ====<br />
<br />
[[The Art of BioHacking or How to make Cheese and Wine, HEAD, Geneva]]<br />
<br />
==== DIWO Culture ====<br />
<br />
[[HaSTA]] DIWO Culture : Hacking art/Sci/Tech & Activism<br />
<br />
To engage with the most pressing issues (environment, social injustice, globalisation) of society, artist have embraced new transdisciplinary practices, which combine the use of open source tools (OST) and hacking strategies in a collaborative manner with "others". DIWO (Do It With Others) Culture will introduce such strategies through case studies, hands-on experimentation and team projects to the students. This first edition will focus on OST for environmental monitoring and artistic interpretation.<br />
<br />
=== HSLU Related Institutes ===<br />
<br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br><br />
Zukunftslabor CreaLab - Erforscht Möglichkeitsräume, die kreatives Denken und Handeln fördern<br><br />
https://blog.hslu.ch/crealab/<br><br />
<br><br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Category:MedTech-DIY]]</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=File:IMG_20180216_154523.jpg&diff=27238File:IMG 20180216 154523.jpg2018-02-22T10:40:17Z<p>Tbkaufma: Tbkaufma uploaded a new version of File:IMG 20180216 154523.jpg</p>
<hr />
<div>File uploaded with MsUpload</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=File:Temperatursensor.jpg&diff=27237File:Temperatursensor.jpg2018-02-22T10:39:26Z<p>Tbkaufma: Tbkaufma uploaded a new version of File:Temperatursensor.jpg</p>
<hr />
<div>File uploaded with MsUpload</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=File:Mitsubishi_Movemaster_.jpg&diff=27236File:Mitsubishi Movemaster .jpg2018-02-22T10:38:20Z<p>Tbkaufma: File uploaded with MsUpload</p>
<hr />
<div>File uploaded with MsUpload</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker&diff=27235DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker2018-02-22T10:30:56Z<p>Tbkaufma: /* Erfahrungen */</p>
<hr />
<div>[[File:robot-312566_960_720.png|right|250px]]<br />
<br />
==Vorbereitung==<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, haben sie sich dazu entschieden, dieses Thema zu bearbeiten. Zuerst muss noch viel Wissen erarbeitet werden. Dazu ist in der Blockwoche Zeit vorgesehen. Eigenes Wissen zu erarbeiten, wird gross geschrieben und ist ein wichtiger Bestandteil dieses Moduls.<br />
Zuerst diskutierte das Team, wie es vorgehen wollte. Dann entschied sich die Gruppe dafür, eine Arbeitsaufteilung zu machen. Zwei Mitglieder übernahmen den theoretischen und zwei den praktischen Teil der Vorbereitungen für den Skill Share am Donnerstag Nachmittag.<br />
Zur theoretischen Vorbereitung gehört das Aufarbeiten von Wissen in den Bereichen Roboter Grundlagen, Roboterarten und Anwendungen in der Medizintechnik.<br />
<br />
Im praktischen Teil der Vorbereitungen versuchen zwei Mitglieder, den nicht mehr gebrauchten Roboter Mitsubishi Movemaster EX auseinander zu nehmen und zu verstehen. Die Bilder rechts zeigen den Roboter in Arbeit. Das Ziel ist es, die einzelnen Achsen mit dem Arduino und dem daraufgesteckten MotorShield zu steuern und den Mitstudenten während der Skill Share Session zu demonstrieren. Es ist gelungen, dass die z-Achse wie im Video unten bewegt werden kann. <br />
<br />
'''Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Bis am Donnerstag Mittag war die Programmierung des Mitsubishi Roboters noch nicht ausgereift. Die Gruppe entschied sich, stattdessen einen Ausflug ins Produktrionstechniklabor der HSLU zu machen. In diesem Labor sind mehrere Roboter verschiedener Marken vorhanden. Da ein Student der Gruppe während der Arbeit an seinem Insustrieprojekt mit dem Roboter Kuka LBR iiwa gearbeitet hat, will er an diesem eine kleine Demonstration für die Mitstudenten machen.<br />
<br />
==Durchführung==<br />
=== Was ist ein Roboter? ===<br />
Im allgemeinen Sprachgebrauch bezeichnet man mit Roboter meist eine Maschine, die dem<br />
Aussehen des Menschen nachgebildet ist und/oder Funktionen übernehmen kann, die sonst von<br />
Menschen ausgeführt werden. Eine offizielle Definition des Begriffs gibt es nicht. Unten sind einige Begriffe aus verschiedenen Quellen aufgelistet:<br />
<br />
'''[https://de.wikipedia.org/wiki/Roboter Wikipedia]:'''<br />
Ein Roboter ist eine technische Apparatur, die üblicherweise dazu dient, dem Menschen mechanische Arbeit abzunehmen. Es ist eine automatisierte Maschine, die den Menschen unterstützt. Wichtigste Bestandteile eines Roboters sind die Sensoren zur Erfassung der Umwelt und der Achspositionen, die Aktoren zum Agieren innerhalb der erfassten Umgebung, die Robotersteuerung und das mechanische Gestell inklusive der Getriebe.<br />
<br />
'''Robotics Institute of America (RIA):''' <br />
Ein Roboter ist ein programmierbares MehrzweckHandhabungsgerät<br />
für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder<br />
Spezialgeräten. Der frei programmierbare Bewegungsablauf macht ihn für verschiedenste<br />
Aufgaben einsetzbar.<br />
<br />
'''Definition nach VDI (Verein Deutscher Ingenieure) (Richtlinie 2860):''' <br />
Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d.h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar<br />
und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.<br />
<br />
=== Welche Arten von Robotern gibt es? ===<br />
Es exisiert eine Vielzahl von verschiedenen Roboterarten. Durch die Digitalisierung unterstützt, erhöht sich die Anzahl dieser laufend. Die nachfolgende Grafik zeigt die wichtigsten Arten auf. Bei der Skill Share Session wurden die Roboterarten auf spielerische Art und Weise kennengelernt. Die Gruppe hat die untenstehenden Bilder und Beschreibungen ausgedruckt und die Studenten, die die Skill Share Session besuchten, waren gebeten, die Bilder den Beschreibungen zuzuordnen. Der Aufklärungs- und der Industrieroboter wurden problemlos erkannt. Auch der Beam- und der Transportroboter wurden nach längerem Überlegen richtig zugeordnet. Nur den Personal- und Serviceroboter haben die Studenten vertauscht.<br />
<br />
[[File:Roboterarten.jpg|400px]]<br />
[http://slideplayer.org]<br />
<br />
<gallery widths="218"><br />
File:Beamroboter.jpg|Beamroboter [https://www.pinterest.de/explore/beam-robot/]<br />Probieren das Verhalten eines natürlichen Organismus zu kopieren.<br />
File:Aufklärungsroboter.jpg|Erkundungsroboter [http://www.krone.at/601529]<br />Unterstützen den Menschen bei der Aufklärung.<br />
File:Industrieroboter.jpg|Industrieroboter [http://www.redlogix.de/de/referenzen/]<br />Werden für die industrielle Fertigung verwendet. Sie arbeiten sehr schnell und präzise.<br />
File:Personalroboter.jpg|Personalroboter [https://technabob.com/blog/2014/09/04/pepper-the-creepy-emotion-sensing-robot/]<br />Probieren das menschliche Verhalten möglichst authentisch nachzuahmen.<br />
File:Serviceroboter.jpg|Serviceroboter [https://www.ebay.com]<br />Roboter, die Dienstleistungen für Menschen erbringen.<br />
File:Transportroboter.jpg|Transportroboter [https://www.zeit.de]<br />Übernehmen das Ausliefern von Waren.<br />
</gallery><br />
<br />
=== Anwendungen in der Medizintechnik ===<br />
Roboter finden immer häufiger Anwendung in der Medizintechnik. Sie überzeugen vor allem durch ihre Zuverlässigkeit, hohe Genauigkeit und Flexibilität. In den folgenden Absätzen werden drei Einsatzfelder näher vorgestellt.<br />
===== Exoskelett =====<br />
[[File:rex-the-robotic-exoskeleton1_tBK9w_18770.jpg|right|thumb|280px|Gründer des "Rex" Exoskeletts [https://www.rexbionics.com/]]]<br />
In Neuseeland entwickelte die Firma [https://www.rexbionics.com/ Rex Bionics] vor rund 15 Jahren das Exoskelett Rex. Was genau ein Exoskelett ist, beschreibt Anja Schütz der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] folgendermassen: "Ein Exoskelett stützt den menschlichen Körper von aussen. Exoskelette werden entwickelt, um Menschen mit Bewegungseinschränkungen das Gehen zu ermöglichen, was ihre Stärke und Ausdauer verbessert. Rex sorgt dafür, dass diese Menschen wieder stehen, laufen, aufstehen, sich umdrehen und sich selbstständig hinsetzen können.Seitwärtsbewegungen, Treppensteigen und das Gehen auf harten, flachen Oberflächen, inklusive Steigungen und Abhänge sind ebenfalls problemlos möglich. […] Die grössten Herausforderungen im Entwicklungsprozess waren laut Richard Little, die Entwicklung der sehr komplexen Robotik-Plattform, welche gleichzeitig sehr leicht sein sollte. […] Rex ist ein hochkomplexes elektromechanisches Gerät – jedes Exoskelett enthält Tausende von Präzisionsteilen inklusive der Gliedmassen, die durch ein Netzwerk von 29 Mikro-Controllern gesteuert werden." <br />
<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8814911258654/FB-rexbionics-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== OP-Roboterchirurg =====<br />
[[File:OPERATIONSROBOTER-BILD6-GALLERY.jpg|thumb|500px|Operationssystem „da Vinci™S HD“ [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/application/SURGICAL-ROBOTS-AB]]]<br />
Um das umliegende Gewebe bei einer Operation möglichst wenig zu verletzen und eine schnelle Genesung zu erzielen, ist sehr genaue Arbeit gefordert. Ein Robotersystem in diesem Bereich einzusetzen, ist sinnvoll, da dieser ruckelfreie und sehr präzise Bewegungen ausführen kann.<br />
Martin Rüegg der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] stellt das da Vinci™S HD-Operationssystem der [https://www.intuitivesurgical.com/ Intuitive Surgical Inc.] aus Kalifornien etwas näher vor: "Das da Vinci S HD-Operationssystem erlaubt es dem Chirurgen durch kleine angelegte Öffnungen minimalinvasiv zu operieren. […] Das Operationssystem selbst benötigt nur drei 8 mm, respektive 12 mm kleine Schnitte im Körper eines Patienten durch die zwei Instrumentenarme und eine Kamera in den Körper eingebracht werden. Nur der Roboter und die Operationsassistenten stehen über den Patient gebeugt, während der Chirurg, der das System bedient, an anderer Stelle im Operationssaal an der Steuerkonsole sitzt, wohin selbst das „Look and Feel“ einer offenen Operation präzise dupliziert wird. Das da Vinci S HD-Operationssystem besteht aus drei Hauptkomponenten: der Operationskonsole, einem mobilen Instrumententräger neben dem Operationstisch und der Bildverarbeitungseinheit.<br />
Kernstück des Systems ist die Steuerkonsole; von ihr aus hat der Chirurg jederzeit die volle Kontrolle über die<br />
Operation."<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8798127751198/OP-Robot-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== Handprothetik =====<br />
[[File:Michelangelo-Hand-Ottobock.jpg|right|thumb|350px|Michelangelo Handprothese [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/]]]<br />
Die [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/ Michelangelo Hand] der Firma [https://www.ottobock.ch/de/ Otto Bock Suisse AG] ermöglicht es, die Bewegungsmuster in Alltag, Freizeit und Berufsleben nach einer Amputation der Hand zurückzuerlangen. <br />
Die Firma beschreibt das Produkt wie folgt: "Kaum ein anderer Teil des menschlichen Körpers ist so komplex aufgebaut wie unsere Hände. Nur durch das perfekte Zusammenspiel von Nerven, Sehnen, insgesamt 27 Knochen, 39 Muskeln und 36 Gelenken können wir alltägliche Dinge ganz selbstverständlich ausführen. Möglichst viele dieser zahlreichen Funktionen anhand von Prothesen nachzubilden, ist eine der größten Herausforderungen der Medizintechnik. Die Michelangelo Hand gibt mit ihren sieben unterschiedlichen Greifmöglichkeiten zahlreiche Funktionen der natürlichen Hand zurück. Ihre Griffkraft liegt zwischen 6 und 7 kg. […] Die Ansteuerung der Michelangelo Hand beruht auf dem Axon-Bus-System […]. Es wurde von sicherheitsrelevanten und vielfach erprobten Systemen aus der Luftfahrt und der Automobilindustrie abgeleitet. Der Vorteil ist, dass es sich beim Axon-Bus-System um ein in sich geschlossenes Datenübertragungssystem handelt. Die einzelnen Komponenten sind optimal aufeinander abgestimmt."<br />
Die elektrischen Signale der Muskeln werden von Elektroden auf der Haut aufgenommen und auf die Sensoren in der Prothese übertragen. Dies ermöglicht die Bewegung der Handprothese. <br />
Der Umgang und die Griffmöglichkeiten mit dieser Prothese müssen vor dem Gebrauch am besten in Begleitung eines Therapeuten erlernt werden. So kann dann auch die notwendige Kraft, um Gegenstände zu halten, eigenständig dosiert werden.<br />
<br />
=== Roboter Demonstration ===<br />
Im Produktionstechniklabor hat das Gruppenmitglied den kollaborativen KUKA LBR iiwa Roboter demonstriert. Er hat die Bedienung via Fernbedienung erklärt und das Programm gezeigt, das er während des Industrieprojekts entwickelt hat. Desweiteren liess er ein Programm laufen, mit dem der Roboter immer wieder in die Ausgangsposition zurück geht. Dieses ist im Video unten zu sehen.<br />
<br />
'''KUKA LBR iiwa'''<br />
<br />
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|border=0<br />
}}<br />
<br />
==Erfahrungen==<br />
So wie es scheinte, waren die Besucher der Skill Share Sessions begeistert vom Thema. Besonders gut ist die Demonstration im Produktionstechniklabor angekommen.<br> <br />
Auch teamintern konnte viel gelernt werden. Alle Teammitglieder konnten das Thema mit ihren persönlichen Interessen verbinden und den Teammitgliedern gegenseitig vorstellen. Drei von vier Mitgliedern waren am Tag der Skill Share Session zum ersten Mal im Produktionstechniklabor und waren fasziniert von den verschiedenen Robotern und den Projekten, die daran durchgeführt werden.<br />
<br />
==Links==<br />
Zu [[Team Hacker]]<br /><br />
Zu [[Medizintechnik DIY]]<br />
<br />
[[ Category:MedTech-DIY ]]</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker&diff=27234DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker2018-02-22T10:30:19Z<p>Tbkaufma: /* Erfahrungen */</p>
<hr />
<div>[[File:robot-312566_960_720.png|right|250px]]<br />
<br />
==Vorbereitung==<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, haben sie sich dazu entschieden, dieses Thema zu bearbeiten. Zuerst muss noch viel Wissen erarbeitet werden. Dazu ist in der Blockwoche Zeit vorgesehen. Eigenes Wissen zu erarbeiten, wird gross geschrieben und ist ein wichtiger Bestandteil dieses Moduls.<br />
Zuerst diskutierte das Team, wie es vorgehen wollte. Dann entschied sich die Gruppe dafür, eine Arbeitsaufteilung zu machen. Zwei Mitglieder übernahmen den theoretischen und zwei den praktischen Teil der Vorbereitungen für den Skill Share am Donnerstag Nachmittag.<br />
Zur theoretischen Vorbereitung gehört das Aufarbeiten von Wissen in den Bereichen Roboter Grundlagen, Roboterarten und Anwendungen in der Medizintechnik.<br />
<br />
Im praktischen Teil der Vorbereitungen versuchen zwei Mitglieder, den nicht mehr gebrauchten Roboter Mitsubishi Movemaster EX auseinander zu nehmen und zu verstehen. Die Bilder rechts zeigen den Roboter in Arbeit. Das Ziel ist es, die einzelnen Achsen mit dem Arduino und dem daraufgesteckten MotorShield zu steuern und den Mitstudenten während der Skill Share Session zu demonstrieren. Es ist gelungen, dass die z-Achse wie im Video unten bewegt werden kann. <br />
<br />
'''Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
|url=https://www.youtube.com/embed/TU4Evg732Tk<br />
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|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
Bis am Donnerstag Mittag war die Programmierung des Mitsubishi Roboters noch nicht ausgereift. Die Gruppe entschied sich, stattdessen einen Ausflug ins Produktrionstechniklabor der HSLU zu machen. In diesem Labor sind mehrere Roboter verschiedener Marken vorhanden. Da ein Student der Gruppe während der Arbeit an seinem Insustrieprojekt mit dem Roboter Kuka LBR iiwa gearbeitet hat, will er an diesem eine kleine Demonstration für die Mitstudenten machen.<br />
<br />
==Durchführung==<br />
=== Was ist ein Roboter? ===<br />
Im allgemeinen Sprachgebrauch bezeichnet man mit Roboter meist eine Maschine, die dem<br />
Aussehen des Menschen nachgebildet ist und/oder Funktionen übernehmen kann, die sonst von<br />
Menschen ausgeführt werden. Eine offizielle Definition des Begriffs gibt es nicht. Unten sind einige Begriffe aus verschiedenen Quellen aufgelistet:<br />
<br />
'''[https://de.wikipedia.org/wiki/Roboter Wikipedia]:'''<br />
Ein Roboter ist eine technische Apparatur, die üblicherweise dazu dient, dem Menschen mechanische Arbeit abzunehmen. Es ist eine automatisierte Maschine, die den Menschen unterstützt. Wichtigste Bestandteile eines Roboters sind die Sensoren zur Erfassung der Umwelt und der Achspositionen, die Aktoren zum Agieren innerhalb der erfassten Umgebung, die Robotersteuerung und das mechanische Gestell inklusive der Getriebe.<br />
<br />
'''Robotics Institute of America (RIA):''' <br />
Ein Roboter ist ein programmierbares MehrzweckHandhabungsgerät<br />
für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder<br />
Spezialgeräten. Der frei programmierbare Bewegungsablauf macht ihn für verschiedenste<br />
Aufgaben einsetzbar.<br />
<br />
'''Definition nach VDI (Verein Deutscher Ingenieure) (Richtlinie 2860):''' <br />
Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d.h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar<br />
und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.<br />
<br />
=== Welche Arten von Robotern gibt es? ===<br />
Es exisiert eine Vielzahl von verschiedenen Roboterarten. Durch die Digitalisierung unterstützt, erhöht sich die Anzahl dieser laufend. Die nachfolgende Grafik zeigt die wichtigsten Arten auf. Bei der Skill Share Session wurden die Roboterarten auf spielerische Art und Weise kennengelernt. Die Gruppe hat die untenstehenden Bilder und Beschreibungen ausgedruckt und die Studenten, die die Skill Share Session besuchten, waren gebeten, die Bilder den Beschreibungen zuzuordnen. Der Aufklärungs- und der Industrieroboter wurden problemlos erkannt. Auch der Beam- und der Transportroboter wurden nach längerem Überlegen richtig zugeordnet. Nur den Personal- und Serviceroboter haben die Studenten vertauscht.<br />
<br />
[[File:Roboterarten.jpg|400px]]<br />
[http://slideplayer.org]<br />
<br />
<gallery widths="218"><br />
File:Beamroboter.jpg|Beamroboter [https://www.pinterest.de/explore/beam-robot/]<br />Probieren das Verhalten eines natürlichen Organismus zu kopieren.<br />
File:Aufklärungsroboter.jpg|Erkundungsroboter [http://www.krone.at/601529]<br />Unterstützen den Menschen bei der Aufklärung.<br />
File:Industrieroboter.jpg|Industrieroboter [http://www.redlogix.de/de/referenzen/]<br />Werden für die industrielle Fertigung verwendet. Sie arbeiten sehr schnell und präzise.<br />
File:Personalroboter.jpg|Personalroboter [https://technabob.com/blog/2014/09/04/pepper-the-creepy-emotion-sensing-robot/]<br />Probieren das menschliche Verhalten möglichst authentisch nachzuahmen.<br />
File:Serviceroboter.jpg|Serviceroboter [https://www.ebay.com]<br />Roboter, die Dienstleistungen für Menschen erbringen.<br />
File:Transportroboter.jpg|Transportroboter [https://www.zeit.de]<br />Übernehmen das Ausliefern von Waren.<br />
</gallery><br />
<br />
=== Anwendungen in der Medizintechnik ===<br />
Roboter finden immer häufiger Anwendung in der Medizintechnik. Sie überzeugen vor allem durch ihre Zuverlässigkeit, hohe Genauigkeit und Flexibilität. In den folgenden Absätzen werden drei Einsatzfelder näher vorgestellt.<br />
===== Exoskelett =====<br />
[[File:rex-the-robotic-exoskeleton1_tBK9w_18770.jpg|right|thumb|280px|Gründer des "Rex" Exoskeletts [https://www.rexbionics.com/]]]<br />
In Neuseeland entwickelte die Firma [https://www.rexbionics.com/ Rex Bionics] vor rund 15 Jahren das Exoskelett Rex. Was genau ein Exoskelett ist, beschreibt Anja Schütz der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] folgendermassen: "Ein Exoskelett stützt den menschlichen Körper von aussen. Exoskelette werden entwickelt, um Menschen mit Bewegungseinschränkungen das Gehen zu ermöglichen, was ihre Stärke und Ausdauer verbessert. Rex sorgt dafür, dass diese Menschen wieder stehen, laufen, aufstehen, sich umdrehen und sich selbstständig hinsetzen können.Seitwärtsbewegungen, Treppensteigen und das Gehen auf harten, flachen Oberflächen, inklusive Steigungen und Abhänge sind ebenfalls problemlos möglich. […] Die grössten Herausforderungen im Entwicklungsprozess waren laut Richard Little, die Entwicklung der sehr komplexen Robotik-Plattform, welche gleichzeitig sehr leicht sein sollte. […] Rex ist ein hochkomplexes elektromechanisches Gerät – jedes Exoskelett enthält Tausende von Präzisionsteilen inklusive der Gliedmassen, die durch ein Netzwerk von 29 Mikro-Controllern gesteuert werden." <br />
<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8814911258654/FB-rexbionics-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== OP-Roboterchirurg =====<br />
[[File:OPERATIONSROBOTER-BILD6-GALLERY.jpg|thumb|500px|Operationssystem „da Vinci™S HD“ [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/application/SURGICAL-ROBOTS-AB]]]<br />
Um das umliegende Gewebe bei einer Operation möglichst wenig zu verletzen und eine schnelle Genesung zu erzielen, ist sehr genaue Arbeit gefordert. Ein Robotersystem in diesem Bereich einzusetzen, ist sinnvoll, da dieser ruckelfreie und sehr präzise Bewegungen ausführen kann.<br />
Martin Rüegg der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] stellt das da Vinci™S HD-Operationssystem der [https://www.intuitivesurgical.com/ Intuitive Surgical Inc.] aus Kalifornien etwas näher vor: "Das da Vinci S HD-Operationssystem erlaubt es dem Chirurgen durch kleine angelegte Öffnungen minimalinvasiv zu operieren. […] Das Operationssystem selbst benötigt nur drei 8 mm, respektive 12 mm kleine Schnitte im Körper eines Patienten durch die zwei Instrumentenarme und eine Kamera in den Körper eingebracht werden. Nur der Roboter und die Operationsassistenten stehen über den Patient gebeugt, während der Chirurg, der das System bedient, an anderer Stelle im Operationssaal an der Steuerkonsole sitzt, wohin selbst das „Look and Feel“ einer offenen Operation präzise dupliziert wird. Das da Vinci S HD-Operationssystem besteht aus drei Hauptkomponenten: der Operationskonsole, einem mobilen Instrumententräger neben dem Operationstisch und der Bildverarbeitungseinheit.<br />
Kernstück des Systems ist die Steuerkonsole; von ihr aus hat der Chirurg jederzeit die volle Kontrolle über die<br />
Operation."<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8798127751198/OP-Robot-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== Handprothetik =====<br />
[[File:Michelangelo-Hand-Ottobock.jpg|right|thumb|350px|Michelangelo Handprothese [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/]]]<br />
Die [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/ Michelangelo Hand] der Firma [https://www.ottobock.ch/de/ Otto Bock Suisse AG] ermöglicht es, die Bewegungsmuster in Alltag, Freizeit und Berufsleben nach einer Amputation der Hand zurückzuerlangen. <br />
Die Firma beschreibt das Produkt wie folgt: "Kaum ein anderer Teil des menschlichen Körpers ist so komplex aufgebaut wie unsere Hände. Nur durch das perfekte Zusammenspiel von Nerven, Sehnen, insgesamt 27 Knochen, 39 Muskeln und 36 Gelenken können wir alltägliche Dinge ganz selbstverständlich ausführen. Möglichst viele dieser zahlreichen Funktionen anhand von Prothesen nachzubilden, ist eine der größten Herausforderungen der Medizintechnik. Die Michelangelo Hand gibt mit ihren sieben unterschiedlichen Greifmöglichkeiten zahlreiche Funktionen der natürlichen Hand zurück. Ihre Griffkraft liegt zwischen 6 und 7 kg. […] Die Ansteuerung der Michelangelo Hand beruht auf dem Axon-Bus-System […]. Es wurde von sicherheitsrelevanten und vielfach erprobten Systemen aus der Luftfahrt und der Automobilindustrie abgeleitet. Der Vorteil ist, dass es sich beim Axon-Bus-System um ein in sich geschlossenes Datenübertragungssystem handelt. Die einzelnen Komponenten sind optimal aufeinander abgestimmt."<br />
Die elektrischen Signale der Muskeln werden von Elektroden auf der Haut aufgenommen und auf die Sensoren in der Prothese übertragen. Dies ermöglicht die Bewegung der Handprothese. <br />
Der Umgang und die Griffmöglichkeiten mit dieser Prothese müssen vor dem Gebrauch am besten in Begleitung eines Therapeuten erlernt werden. So kann dann auch die notwendige Kraft, um Gegenstände zu halten, eigenständig dosiert werden.<br />
<br />
=== Roboter Demonstration ===<br />
Im Produktionstechniklabor hat das Gruppenmitglied den kollaborativen KUKA LBR iiwa Roboter demonstriert. Er hat die Bedienung via Fernbedienung erklärt und das Programm gezeigt, das er während des Industrieprojekts entwickelt hat. Desweiteren liess er ein Programm laufen, mit dem der Roboter immer wieder in die Ausgangsposition zurück geht. Dieses ist im Video unten zu sehen.<br />
<br />
'''KUKA LBR iiwa'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
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|width=200<br />
|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
==Erfahrungen==<br />
So wie es scheinte, waren die Besucher der Skill Share Sessions begeistert vom Thema. Besonders gut ist die Demonstration im Produktionstechniklabor angekommen. <br />
Auch teamintern konnte viel gelernt werden. Alle Teammitglieder konnten das Thema mit ihren persönlichen Interessen verbinden und den Teammitgliedern gegenseitig vorstellen. Drei von vier Mitgliedern waren am Tag der Skill Share Session zum ersten Mal im Produktionstechniklabor und waren fasziniert von den verschiedenen Robotern und den Projekten, die daran durchgeführt werden.<br />
<br />
==Links==<br />
Zu [[Team Hacker]]<br /><br />
Zu [[Medizintechnik DIY]]<br />
<br />
[[ Category:MedTech-DIY ]]</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker&diff=27232DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker2018-02-22T10:22:47Z<p>Tbkaufma: /* Anwendungen in der Medizintechnik */</p>
<hr />
<div>[[File:robot-312566_960_720.png|right|250px]]<br />
<br />
==Vorbereitung==<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, haben sie sich dazu entschieden, dieses Thema zu bearbeiten. Zuerst muss noch viel Wissen erarbeitet werden. Dazu ist in der Blockwoche Zeit vorgesehen. Eigenes Wissen zu erarbeiten, wird gross geschrieben und ist ein wichtiger Bestandteil dieses Moduls.<br />
Zuerst diskutierte das Team, wie es vorgehen wollte. Dann entschied sich die Gruppe dafür, eine Arbeitsaufteilung zu machen. Zwei Mitglieder übernahmen den theoretischen und zwei den praktischen Teil der Vorbereitungen für den Skill Share am Donnerstag Nachmittag.<br />
Zur theoretischen Vorbereitung gehört das Aufarbeiten von Wissen in den Bereichen Roboter Grundlagen, Roboterarten und Anwendungen in der Medizintechnik.<br />
<br />
Im praktischen Teil der Vorbereitungen versuchen zwei Mitglieder, den nicht mehr gebrauchten Roboter Mitsubishi Movemaster EX auseinander zu nehmen und zu verstehen. Die Bilder rechts zeigen den Roboter in Arbeit. Das Ziel ist es, die einzelnen Achsen mit dem Arduino und dem daraufgesteckten MotorShield zu steuern und den Mitstudenten während der Skill Share Session zu demonstrieren. Es ist gelungen, dass die z-Achse wie im Video unten bewegt werden kann. <br />
<br />
'''Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
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|height=357<br />
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}}<br />
<br />
Bis am Donnerstag Mittag war die Programmierung des Mitsubishi Roboters noch nicht ausgereift. Die Gruppe entschied sich, stattdessen einen Ausflug ins Produktrionstechniklabor der HSLU zu machen. In diesem Labor sind mehrere Roboter verschiedener Marken vorhanden. Da ein Student der Gruppe während der Arbeit an seinem Insustrieprojekt mit dem Roboter Kuka LBR iiwa gearbeitet hat, will er an diesem eine kleine Demonstration für die Mitstudenten machen.<br />
<br />
==Durchführung==<br />
=== Was ist ein Roboter? ===<br />
Im allgemeinen Sprachgebrauch bezeichnet man mit Roboter meist eine Maschine, die dem<br />
Aussehen des Menschen nachgebildet ist und/oder Funktionen übernehmen kann, die sonst von<br />
Menschen ausgeführt werden. Eine offizielle Definition des Begriffs gibt es nicht. Unten sind einige Begriffe aus verschiedenen Quellen aufgelistet:<br />
<br />
'''[https://de.wikipedia.org/wiki/Roboter Wikipedia]:'''<br />
Ein Roboter ist eine technische Apparatur, die üblicherweise dazu dient, dem Menschen mechanische Arbeit abzunehmen. Es ist eine automatisierte Maschine, die den Menschen unterstützt. Wichtigste Bestandteile eines Roboters sind die Sensoren zur Erfassung der Umwelt und der Achspositionen, die Aktoren zum Agieren innerhalb der erfassten Umgebung, die Robotersteuerung und das mechanische Gestell inklusive der Getriebe.<br />
<br />
'''Robotics Institute of America (RIA):''' <br />
Ein Roboter ist ein programmierbares MehrzweckHandhabungsgerät<br />
für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder<br />
Spezialgeräten. Der frei programmierbare Bewegungsablauf macht ihn für verschiedenste<br />
Aufgaben einsetzbar.<br />
<br />
'''Definition nach VDI (Verein Deutscher Ingenieure) (Richtlinie 2860):''' <br />
Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d.h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar<br />
und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.<br />
<br />
=== Welche Arten von Robotern gibt es? ===<br />
Es exisiert eine Vielzahl von verschiedenen Roboterarten. Durch die Digitalisierung unterstützt, erhöht sich die Anzahl dieser laufend. Die nachfolgende Grafik zeigt die wichtigsten Arten auf. Bei der Skill Share Session wurden die Roboterarten auf spielerische Art und Weise kennengelernt. Die Gruppe hat die untenstehenden Bilder und Beschreibungen ausgedruckt und die Studenten, die die Skill Share Session besuchten, waren gebeten, die Bilder den Beschreibungen zuzuordnen. Der Aufklärungs- und der Industrieroboter wurden problemlos erkannt. Auch der Beam- und der Transportroboter wurden nach längerem Überlegen richtig zugeordnet. Nur den Personal- und Serviceroboter haben die Studenten vertauscht.<br />
<br />
[[File:Roboterarten.jpg|400px]]<br />
[http://slideplayer.org]<br />
<br />
<gallery widths="218"><br />
File:Beamroboter.jpg|Beamroboter [https://www.pinterest.de/explore/beam-robot/]<br />Probieren das Verhalten eines natürlichen Organismus zu kopieren.<br />
File:Aufklärungsroboter.jpg|Erkundungsroboter [http://www.krone.at/601529]<br />Unterstützen den Menschen bei der Aufklärung.<br />
File:Industrieroboter.jpg|Industrieroboter [http://www.redlogix.de/de/referenzen/]<br />Werden für die industrielle Fertigung verwendet. Sie arbeiten sehr schnell und präzise.<br />
File:Personalroboter.jpg|Personalroboter [https://technabob.com/blog/2014/09/04/pepper-the-creepy-emotion-sensing-robot/]<br />Probieren das menschliche Verhalten möglichst authentisch nachzuahmen.<br />
File:Serviceroboter.jpg|Serviceroboter [https://www.ebay.com]<br />Roboter, die Dienstleistungen für Menschen erbringen.<br />
File:Transportroboter.jpg|Transportroboter [https://www.zeit.de]<br />Übernehmen das Ausliefern von Waren.<br />
</gallery><br />
<br />
=== Anwendungen in der Medizintechnik ===<br />
Roboter finden immer häufiger Anwendung in der Medizintechnik. Sie überzeugen vor allem durch ihre Zuverlässigkeit, hohe Genauigkeit und Flexibilität. In den folgenden Absätzen werden drei Einsatzfelder näher vorgestellt.<br />
===== Exoskelett =====<br />
[[File:rex-the-robotic-exoskeleton1_tBK9w_18770.jpg|right|thumb|280px|Gründer des "Rex" Exoskeletts [https://www.rexbionics.com/]]]<br />
In Neuseeland entwickelte die Firma [https://www.rexbionics.com/ Rex Bionics] vor rund 15 Jahren das Exoskelett Rex. Was genau ein Exoskelett ist, beschreibt Anja Schütz der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] folgendermassen: "Ein Exoskelett stützt den menschlichen Körper von aussen. Exoskelette werden entwickelt, um Menschen mit Bewegungseinschränkungen das Gehen zu ermöglichen, was ihre Stärke und Ausdauer verbessert. Rex sorgt dafür, dass diese Menschen wieder stehen, laufen, aufstehen, sich umdrehen und sich selbstständig hinsetzen können.Seitwärtsbewegungen, Treppensteigen und das Gehen auf harten, flachen Oberflächen, inklusive Steigungen und Abhänge sind ebenfalls problemlos möglich. […] Die grössten Herausforderungen im Entwicklungsprozess waren laut Richard Little, die Entwicklung der sehr komplexen Robotik-Plattform, welche gleichzeitig sehr leicht sein sollte. […] Rex ist ein hochkomplexes elektromechanisches Gerät – jedes Exoskelett enthält Tausende von Präzisionsteilen inklusive der Gliedmassen, die durch ein Netzwerk von 29 Mikro-Controllern gesteuert werden." <br />
<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8814911258654/FB-rexbionics-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== OP-Roboterchirurg =====<br />
[[File:OPERATIONSROBOTER-BILD6-GALLERY.jpg|thumb|500px|Operationssystem „da Vinci™S HD“ [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/application/SURGICAL-ROBOTS-AB]]]<br />
Um das umliegende Gewebe bei einer Operation möglichst wenig zu verletzen und eine schnelle Genesung zu erzielen, ist sehr genaue Arbeit gefordert. Ein Robotersystem in diesem Bereich einzusetzen, ist sinnvoll, da dieser ruckelfreie und sehr präzise Bewegungen ausführen kann.<br />
Martin Rüegg der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] stellt das da Vinci™S HD-Operationssystem der [https://www.intuitivesurgical.com/ Intuitive Surgical Inc.] aus Kalifornien etwas näher vor: "Das da Vinci S HD-Operationssystem erlaubt es dem Chirurgen durch kleine angelegte Öffnungen minimalinvasiv zu operieren. […] Das Operationssystem selbst benötigt nur drei 8 mm, respektive 12 mm kleine Schnitte im Körper eines Patienten durch die zwei Instrumentenarme und eine Kamera in den Körper eingebracht werden. Nur der Roboter und die Operationsassistenten stehen über den Patient gebeugt, während der Chirurg, der das System bedient, an anderer Stelle im Operationssaal an der Steuerkonsole sitzt, wohin selbst das „Look and Feel“ einer offenen Operation präzise dupliziert wird. Das da Vinci S HD-Operationssystem besteht aus drei Hauptkomponenten: der Operationskonsole, einem mobilen Instrumententräger neben dem Operationstisch und der Bildverarbeitungseinheit.<br />
Kernstück des Systems ist die Steuerkonsole; von ihr aus hat der Chirurg jederzeit die volle Kontrolle über die<br />
Operation."<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8798127751198/OP-Robot-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== Handprothetik =====<br />
[[File:Michelangelo-Hand-Ottobock.jpg|right|thumb|350px|Michelangelo Handprothese [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/]]]<br />
Die [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/ Michelangelo Hand] der Firma [https://www.ottobock.ch/de/ Otto Bock Suisse AG] ermöglicht es, die Bewegungsmuster in Alltag, Freizeit und Berufsleben nach einer Amputation der Hand zurückzuerlangen. <br />
Die Firma beschreibt das Produkt wie folgt: "Kaum ein anderer Teil des menschlichen Körpers ist so komplex aufgebaut wie unsere Hände. Nur durch das perfekte Zusammenspiel von Nerven, Sehnen, insgesamt 27 Knochen, 39 Muskeln und 36 Gelenken können wir alltägliche Dinge ganz selbstverständlich ausführen. Möglichst viele dieser zahlreichen Funktionen anhand von Prothesen nachzubilden, ist eine der größten Herausforderungen der Medizintechnik. Die Michelangelo Hand gibt mit ihren sieben unterschiedlichen Greifmöglichkeiten zahlreiche Funktionen der natürlichen Hand zurück. Ihre Griffkraft liegt zwischen 6 und 7 kg. […] Die Ansteuerung der Michelangelo Hand beruht auf dem Axon-Bus-System […]. Es wurde von sicherheitsrelevanten und vielfach erprobten Systemen aus der Luftfahrt und der Automobilindustrie abgeleitet. Der Vorteil ist, dass es sich beim Axon-Bus-System um ein in sich geschlossenes Datenübertragungssystem handelt. Die einzelnen Komponenten sind optimal aufeinander abgestimmt."<br />
Die elektrischen Signale der Muskeln werden von Elektroden auf der Haut aufgenommen und auf die Sensoren in der Prothese übertragen. Dies ermöglicht die Bewegung der Handprothese. <br />
Der Umgang und die Griffmöglichkeiten mit dieser Prothese müssen vor dem Gebrauch am besten in Begleitung eines Therapeuten erlernt werden. So kann dann auch die notwendige Kraft, um Gegenstände zu halten, eigenständig dosiert werden.<br />
<br />
=== Roboter Demonstration ===<br />
Im Produktionstechniklabor hat das Gruppenmitglied den kollaborativen KUKA LBR iiwa Roboter demonstriert. Er hat die Bedienung via Fernbedienung erklärt und das Programm gezeigt, das er während des Industrieprojekts entwickelt hat. Desweiteren liess er ein Programm laufen, mit dem der Roboter immer wieder in die Ausgangsposition zurück geht. Dieses ist im Video unten zu sehen.<br />
<br />
'''KUKA LBR iiwa'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==Erfahrungen==<br />
<br />
==Links==<br />
Zu [[Team Hacker]]<br /><br />
Zu [[Medizintechnik DIY]]<br />
<br />
[[ Category:MedTech-DIY ]]</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker&diff=27231DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker2018-02-22T10:19:44Z<p>Tbkaufma: /* Welche Arten von Robotern gibt es? */</p>
<hr />
<div>[[File:robot-312566_960_720.png|right|250px]]<br />
<br />
==Vorbereitung==<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, haben sie sich dazu entschieden, dieses Thema zu bearbeiten. Zuerst muss noch viel Wissen erarbeitet werden. Dazu ist in der Blockwoche Zeit vorgesehen. Eigenes Wissen zu erarbeiten, wird gross geschrieben und ist ein wichtiger Bestandteil dieses Moduls.<br />
Zuerst diskutierte das Team, wie es vorgehen wollte. Dann entschied sich die Gruppe dafür, eine Arbeitsaufteilung zu machen. Zwei Mitglieder übernahmen den theoretischen und zwei den praktischen Teil der Vorbereitungen für den Skill Share am Donnerstag Nachmittag.<br />
Zur theoretischen Vorbereitung gehört das Aufarbeiten von Wissen in den Bereichen Roboter Grundlagen, Roboterarten und Anwendungen in der Medizintechnik.<br />
<br />
Im praktischen Teil der Vorbereitungen versuchen zwei Mitglieder, den nicht mehr gebrauchten Roboter Mitsubishi Movemaster EX auseinander zu nehmen und zu verstehen. Die Bilder rechts zeigen den Roboter in Arbeit. Das Ziel ist es, die einzelnen Achsen mit dem Arduino und dem daraufgesteckten MotorShield zu steuern und den Mitstudenten während der Skill Share Session zu demonstrieren. Es ist gelungen, dass die z-Achse wie im Video unten bewegt werden kann. <br />
<br />
'''Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield'''<br />
<br />
{{#widget:Iframe<br />
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}}<br />
<br />
Bis am Donnerstag Mittag war die Programmierung des Mitsubishi Roboters noch nicht ausgereift. Die Gruppe entschied sich, stattdessen einen Ausflug ins Produktrionstechniklabor der HSLU zu machen. In diesem Labor sind mehrere Roboter verschiedener Marken vorhanden. Da ein Student der Gruppe während der Arbeit an seinem Insustrieprojekt mit dem Roboter Kuka LBR iiwa gearbeitet hat, will er an diesem eine kleine Demonstration für die Mitstudenten machen.<br />
<br />
==Durchführung==<br />
=== Was ist ein Roboter? ===<br />
Im allgemeinen Sprachgebrauch bezeichnet man mit Roboter meist eine Maschine, die dem<br />
Aussehen des Menschen nachgebildet ist und/oder Funktionen übernehmen kann, die sonst von<br />
Menschen ausgeführt werden. Eine offizielle Definition des Begriffs gibt es nicht. Unten sind einige Begriffe aus verschiedenen Quellen aufgelistet:<br />
<br />
'''[https://de.wikipedia.org/wiki/Roboter Wikipedia]:'''<br />
Ein Roboter ist eine technische Apparatur, die üblicherweise dazu dient, dem Menschen mechanische Arbeit abzunehmen. Es ist eine automatisierte Maschine, die den Menschen unterstützt. Wichtigste Bestandteile eines Roboters sind die Sensoren zur Erfassung der Umwelt und der Achspositionen, die Aktoren zum Agieren innerhalb der erfassten Umgebung, die Robotersteuerung und das mechanische Gestell inklusive der Getriebe.<br />
<br />
'''Robotics Institute of America (RIA):''' <br />
Ein Roboter ist ein programmierbares MehrzweckHandhabungsgerät<br />
für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder<br />
Spezialgeräten. Der frei programmierbare Bewegungsablauf macht ihn für verschiedenste<br />
Aufgaben einsetzbar.<br />
<br />
'''Definition nach VDI (Verein Deutscher Ingenieure) (Richtlinie 2860):''' <br />
Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d.h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar<br />
und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.<br />
<br />
=== Welche Arten von Robotern gibt es? ===<br />
Es exisiert eine Vielzahl von verschiedenen Roboterarten. Durch die Digitalisierung unterstützt, erhöht sich die Anzahl dieser laufend. Die nachfolgende Grafik zeigt die wichtigsten Arten auf. Bei der Skill Share Session wurden die Roboterarten auf spielerische Art und Weise kennengelernt. Die Gruppe hat die untenstehenden Bilder und Beschreibungen ausgedruckt und die Studenten, die die Skill Share Session besuchten, waren gebeten, die Bilder den Beschreibungen zuzuordnen. Der Aufklärungs- und der Industrieroboter wurden problemlos erkannt. Auch der Beam- und der Transportroboter wurden nach längerem Überlegen richtig zugeordnet. Nur den Personal- und Serviceroboter haben die Studenten vertauscht.<br />
<br />
[[File:Roboterarten.jpg|400px]]<br />
[http://slideplayer.org]<br />
<br />
<gallery widths="218"><br />
File:Beamroboter.jpg|Beamroboter [https://www.pinterest.de/explore/beam-robot/]<br />Probieren das Verhalten eines natürlichen Organismus zu kopieren.<br />
File:Aufklärungsroboter.jpg|Erkundungsroboter [http://www.krone.at/601529]<br />Unterstützen den Menschen bei der Aufklärung.<br />
File:Industrieroboter.jpg|Industrieroboter [http://www.redlogix.de/de/referenzen/]<br />Werden für die industrielle Fertigung verwendet. Sie arbeiten sehr schnell und präzise.<br />
File:Personalroboter.jpg|Personalroboter [https://technabob.com/blog/2014/09/04/pepper-the-creepy-emotion-sensing-robot/]<br />Probieren das menschliche Verhalten möglichst authentisch nachzuahmen.<br />
File:Serviceroboter.jpg|Serviceroboter [https://www.ebay.com]<br />Roboter, die Dienstleistungen für Menschen erbringen.<br />
File:Transportroboter.jpg|Transportroboter [https://www.zeit.de]<br />Übernehmen das Ausliefern von Waren.<br />
</gallery><br />
<br />
=== Anwendungen in der Medizintechnik ===<br />
===== Exoskelett =====<br />
[[File:rex-the-robotic-exoskeleton1_tBK9w_18770.jpg|right|thumb|280px|Gründer des "Rex" Exoskeletts [https://www.rexbionics.com/]]]<br />
In Neuseeland entwickelte die Firma [https://www.rexbionics.com/ Rex Bionics] vor rund 15 Jahren das Exoskelett Rex. Was genau ein Exoskelett ist, beschreibt Anja Schütz der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] folgendermassen: "Ein Exoskelett stützt den menschlichen Körper von aussen. Exoskelette werden entwickelt, um Menschen mit Bewegungseinschränkungen das Gehen zu ermöglichen, was ihre Stärke und Ausdauer verbessert. Rex sorgt dafür, dass diese Menschen wieder stehen, laufen, aufstehen, sich umdrehen und sich selbstständig hinsetzen können.Seitwärtsbewegungen, Treppensteigen und das Gehen auf harten, flachen Oberflächen, inklusive Steigungen und Abhänge sind ebenfalls problemlos möglich. […] Die grössten Herausforderungen im Entwicklungsprozess waren laut Richard Little, die Entwicklung der sehr komplexen Robotik-Plattform, welche gleichzeitig sehr leicht sein sollte. […] Rex ist ein hochkomplexes elektromechanisches Gerät – jedes Exoskelett enthält Tausende von Präzisionsteilen inklusive der Gliedmassen, die durch ein Netzwerk von 29 Mikro-Controllern gesteuert werden." <br />
<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8814911258654/FB-rexbionics-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== OP-Roboterchirurg =====<br />
[[File:OPERATIONSROBOTER-BILD6-GALLERY.jpg|thumb|500px|Operationssystem „da Vinci™S HD“ [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/application/SURGICAL-ROBOTS-AB]]]<br />
Um das umliegende Gewebe bei einer Operation möglichst wenig zu verletzen und eine schnelle Genesung zu erzielen, ist sehr genaue Arbeit gefordert. Ein Robotersystem in diesem Bereich einzusetzen, ist sinnvoll, da dieser ruckelfreie und sehr präzise Bewegungen ausführen kann.<br />
Martin Rüegg der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] stellt das da Vinci™S HD-Operationssystem der [https://www.intuitivesurgical.com/ Intuitive Surgical Inc.] aus Kalifornien etwas näher vor: "Das da Vinci S HD-Operationssystem erlaubt es dem Chirurgen durch kleine angelegte Öffnungen minimalinvasiv zu operieren. […] Das Operationssystem selbst benötigt nur drei 8 mm, respektive 12 mm kleine Schnitte im Körper eines Patienten durch die zwei Instrumentenarme und eine Kamera in den Körper eingebracht werden. Nur der Roboter und die Operationsassistenten stehen über den Patient gebeugt, während der Chirurg, der das System bedient, an anderer Stelle im Operationssaal an der Steuerkonsole sitzt, wohin selbst das „Look and Feel“ einer offenen Operation präzise dupliziert wird. Das da Vinci S HD-Operationssystem besteht aus drei Hauptkomponenten: der Operationskonsole, einem mobilen Instrumententräger neben dem Operationstisch und der Bildverarbeitungseinheit.<br />
Kernstück des Systems ist die Steuerkonsole; von ihr aus hat der Chirurg jederzeit die volle Kontrolle über die<br />
Operation."<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8798127751198/OP-Robot-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== Handprothetik =====<br />
[[File:Michelangelo-Hand-Ottobock.jpg|right|thumb|350px|Michelangelo Handprothese [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/]]]<br />
Die [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/ Michelangelo Hand] der Firma [https://www.ottobock.ch/de/ Otto Bock Suisse AG] ermöglicht es, die Bewegungsmuster in Alltag, Freizeit und Berufsleben nach einer Amputation der Hand zurückzuerlangen. <br />
Die Firma beschreibt das Produkt wie folgt: "Kaum ein anderer Teil des menschlichen Körpers ist so komplex aufgebaut wie unsere Hände. Nur durch das perfekte Zusammenspiel von Nerven, Sehnen, insgesamt 27 Knochen, 39 Muskeln und 36 Gelenken können wir alltägliche Dinge ganz selbstverständlich ausführen. Möglichst viele dieser zahlreichen Funktionen anhand von Prothesen nachzubilden, ist eine der größten Herausforderungen der Medizintechnik. Die Michelangelo Hand gibt mit ihren sieben unterschiedlichen Greifmöglichkeiten zahlreiche Funktionen der natürlichen Hand zurück. Ihre Griffkraft liegt zwischen 6 und 7 kg. […] Die Ansteuerung der Michelangelo Hand beruht auf dem Axon-Bus-System […]. Es wurde von sicherheitsrelevanten und vielfach erprobten Systemen aus der Luftfahrt und der Automobilindustrie abgeleitet. Der Vorteil ist, dass es sich beim Axon-Bus-System um ein in sich geschlossenes Datenübertragungssystem handelt. Die einzelnen Komponenten sind optimal aufeinander abgestimmt."<br />
Die elektrischen Signale der Muskeln werden von Elektroden auf der Haut aufgenommen und auf die Sensoren in der Prothese übertragen. Dies ermöglicht die Bewegung der Handprothese. <br />
Der Umgang und die Griffmöglichkeiten mit dieser Prothese müssen vor dem Gebrauch am besten in Begleitung eines Therapeuten erlernt werden. So kann dann auch die notwendige Kraft, um Gegenstände zu halten, eigenständig dosiert werden.<br />
<br />
=== Roboter Demonstration ===<br />
Im Produktionstechniklabor hat das Gruppenmitglied den kollaborativen KUKA LBR iiwa Roboter demonstriert. Er hat die Bedienung via Fernbedienung erklärt und das Programm gezeigt, das er während des Industrieprojekts entwickelt hat. Desweiteren liess er ein Programm laufen, mit dem der Roboter immer wieder in die Ausgangsposition zurück geht. Dieses ist im Video unten zu sehen.<br />
<br />
'''KUKA LBR iiwa'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==Erfahrungen==<br />
<br />
==Links==<br />
Zu [[Team Hacker]]<br /><br />
Zu [[Medizintechnik DIY]]<br />
<br />
[[ Category:MedTech-DIY ]]</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker&diff=27230DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker2018-02-22T10:17:33Z<p>Tbkaufma: /* Welche Arten von Robotern gibt es? */</p>
<hr />
<div>[[File:robot-312566_960_720.png|right|250px]]<br />
<br />
==Vorbereitung==<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, haben sie sich dazu entschieden, dieses Thema zu bearbeiten. Zuerst muss noch viel Wissen erarbeitet werden. Dazu ist in der Blockwoche Zeit vorgesehen. Eigenes Wissen zu erarbeiten, wird gross geschrieben und ist ein wichtiger Bestandteil dieses Moduls.<br />
Zuerst diskutierte das Team, wie es vorgehen wollte. Dann entschied sich die Gruppe dafür, eine Arbeitsaufteilung zu machen. Zwei Mitglieder übernahmen den theoretischen und zwei den praktischen Teil der Vorbereitungen für den Skill Share am Donnerstag Nachmittag.<br />
Zur theoretischen Vorbereitung gehört das Aufarbeiten von Wissen in den Bereichen Roboter Grundlagen, Roboterarten und Anwendungen in der Medizintechnik.<br />
<br />
Im praktischen Teil der Vorbereitungen versuchen zwei Mitglieder, den nicht mehr gebrauchten Roboter Mitsubishi Movemaster EX auseinander zu nehmen und zu verstehen. Die Bilder rechts zeigen den Roboter in Arbeit. Das Ziel ist es, die einzelnen Achsen mit dem Arduino und dem daraufgesteckten MotorShield zu steuern und den Mitstudenten während der Skill Share Session zu demonstrieren. Es ist gelungen, dass die z-Achse wie im Video unten bewegt werden kann. <br />
<br />
'''Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Bis am Donnerstag Mittag war die Programmierung des Mitsubishi Roboters noch nicht ausgereift. Die Gruppe entschied sich, stattdessen einen Ausflug ins Produktrionstechniklabor der HSLU zu machen. In diesem Labor sind mehrere Roboter verschiedener Marken vorhanden. Da ein Student der Gruppe während der Arbeit an seinem Insustrieprojekt mit dem Roboter Kuka LBR iiwa gearbeitet hat, will er an diesem eine kleine Demonstration für die Mitstudenten machen.<br />
<br />
==Durchführung==<br />
=== Was ist ein Roboter? ===<br />
Im allgemeinen Sprachgebrauch bezeichnet man mit Roboter meist eine Maschine, die dem<br />
Aussehen des Menschen nachgebildet ist und/oder Funktionen übernehmen kann, die sonst von<br />
Menschen ausgeführt werden. Eine offizielle Definition des Begriffs gibt es nicht. Unten sind einige Begriffe aus verschiedenen Quellen aufgelistet:<br />
<br />
'''[https://de.wikipedia.org/wiki/Roboter Wikipedia]:'''<br />
Ein Roboter ist eine technische Apparatur, die üblicherweise dazu dient, dem Menschen mechanische Arbeit abzunehmen. Es ist eine automatisierte Maschine, die den Menschen unterstützt. Wichtigste Bestandteile eines Roboters sind die Sensoren zur Erfassung der Umwelt und der Achspositionen, die Aktoren zum Agieren innerhalb der erfassten Umgebung, die Robotersteuerung und das mechanische Gestell inklusive der Getriebe.<br />
<br />
'''Robotics Institute of America (RIA):''' <br />
Ein Roboter ist ein programmierbares MehrzweckHandhabungsgerät<br />
für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder<br />
Spezialgeräten. Der frei programmierbare Bewegungsablauf macht ihn für verschiedenste<br />
Aufgaben einsetzbar.<br />
<br />
'''Definition nach VDI (Verein Deutscher Ingenieure) (Richtlinie 2860):''' <br />
Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d.h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar<br />
und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.<br />
<br />
=== Welche Arten von Robotern gibt es? ===<br />
Es exisiert eine Vielzahl von verschiedenen Roboterarten. Durch die Digitalisierung unterstützt, erhöht sich die Anzahl dieser laufend. Die nachfolgende Grafik zeigt die wichtigsten Arten auf. Bei der Skill Share Session wurden die Roboterarten auf spielerische Art und Weise kennengelernt. Die Gruppe hat die untenstehenden Bilder und Beschreibungen ausgedruckt und die Studenten, die die Skill Share Session besuchten, waren gebeten, die Bilder den Beschreibungen zuzuordnen. <br />
<br />
[[File:Roboterarten.jpg|400px]]<br />
[http://slideplayer.org]<br />
<br />
<gallery widths="218"><br />
File:Beamroboter.jpg|Beamroboter [https://www.pinterest.de/explore/beam-robot/]<br />Probieren das Verhalten eines natürlichen Organismus zu kopieren.<br />
File:Aufklärungsroboter.jpg|Erkundungsroboter [http://www.krone.at/601529]<br />Unterstützen den Menschen bei der Aufklärung.<br />
File:Industrieroboter.jpg|Industrieroboter [http://www.redlogix.de/de/referenzen/]<br />Werden für die industrielle Fertigung verwendet. Sie arbeiten sehr schnell und präzise.<br />
File:Personalroboter.jpg|Personalroboter [https://technabob.com/blog/2014/09/04/pepper-the-creepy-emotion-sensing-robot/]<br />Probieren das menschliche Verhalten möglichst authentisch nachzuahmen.<br />
File:Serviceroboter.jpg|Serviceroboter [https://www.ebay.com]<br />Roboter, die Dienstleistungen für Menschen erbringen.<br />
File:Transportroboter.jpg|Transportroboter [https://www.zeit.de]<br />Übernehmen das Ausliefern von Waren.<br />
</gallery><br />
<br />
=== Anwendungen in der Medizintechnik ===<br />
===== Exoskelett =====<br />
[[File:rex-the-robotic-exoskeleton1_tBK9w_18770.jpg|right|thumb|280px|Gründer des "Rex" Exoskeletts [https://www.rexbionics.com/]]]<br />
In Neuseeland entwickelte die Firma [https://www.rexbionics.com/ Rex Bionics] vor rund 15 Jahren das Exoskelett Rex. Was genau ein Exoskelett ist, beschreibt Anja Schütz der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] folgendermassen: "Ein Exoskelett stützt den menschlichen Körper von aussen. Exoskelette werden entwickelt, um Menschen mit Bewegungseinschränkungen das Gehen zu ermöglichen, was ihre Stärke und Ausdauer verbessert. Rex sorgt dafür, dass diese Menschen wieder stehen, laufen, aufstehen, sich umdrehen und sich selbstständig hinsetzen können.Seitwärtsbewegungen, Treppensteigen und das Gehen auf harten, flachen Oberflächen, inklusive Steigungen und Abhänge sind ebenfalls problemlos möglich. […] Die grössten Herausforderungen im Entwicklungsprozess waren laut Richard Little, die Entwicklung der sehr komplexen Robotik-Plattform, welche gleichzeitig sehr leicht sein sollte. […] Rex ist ein hochkomplexes elektromechanisches Gerät – jedes Exoskelett enthält Tausende von Präzisionsteilen inklusive der Gliedmassen, die durch ein Netzwerk von 29 Mikro-Controllern gesteuert werden." <br />
<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8814911258654/FB-rexbionics-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== OP-Roboterchirurg =====<br />
[[File:OPERATIONSROBOTER-BILD6-GALLERY.jpg|thumb|500px|Operationssystem „da Vinci™S HD“ [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/application/SURGICAL-ROBOTS-AB]]]<br />
Um das umliegende Gewebe bei einer Operation möglichst wenig zu verletzen und eine schnelle Genesung zu erzielen, ist sehr genaue Arbeit gefordert. Ein Robotersystem in diesem Bereich einzusetzen, ist sinnvoll, da dieser ruckelfreie und sehr präzise Bewegungen ausführen kann.<br />
Martin Rüegg der [https://www.maxonmotor.ch/maxon/view/content/index maxon motor ag] stellt das da Vinci™S HD-Operationssystem der [https://www.intuitivesurgical.com/ Intuitive Surgical Inc.] aus Kalifornien etwas näher vor: "Das da Vinci S HD-Operationssystem erlaubt es dem Chirurgen durch kleine angelegte Öffnungen minimalinvasiv zu operieren. […] Das Operationssystem selbst benötigt nur drei 8 mm, respektive 12 mm kleine Schnitte im Körper eines Patienten durch die zwei Instrumentenarme und eine Kamera in den Körper eingebracht werden. Nur der Roboter und die Operationsassistenten stehen über den Patient gebeugt, während der Chirurg, der das System bedient, an anderer Stelle im Operationssaal an der Steuerkonsole sitzt, wohin selbst das „Look and Feel“ einer offenen Operation präzise dupliziert wird. Das da Vinci S HD-Operationssystem besteht aus drei Hauptkomponenten: der Operationskonsole, einem mobilen Instrumententräger neben dem Operationstisch und der Bildverarbeitungseinheit.<br />
Kernstück des Systems ist die Steuerkonsole; von ihr aus hat der Chirurg jederzeit die volle Kontrolle über die<br />
Operation."<br />
Mehr Informationen zu diesem Thema finden sich in dem [https://www.maxonmotor.ch/medias/sys_master/root/8798127751198/OP-Robot-de.pdf?attachment=true Originalartikel].<br />
<br />
===== Handprothetik =====<br />
[[File:Michelangelo-Hand-Ottobock.jpg|right|thumb|350px|Michelangelo Handprothese [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/]]]<br />
Die [https://www.ottobock.at/prothetik/armprothetik/systemuebersicht/michelangelo-hand/ Michelangelo Hand] der Firma [https://www.ottobock.ch/de/ Otto Bock Suisse AG] ermöglicht es, die Bewegungsmuster in Alltag, Freizeit und Berufsleben nach einer Amputation der Hand zurückzuerlangen. <br />
Die Firma beschreibt das Produkt wie folgt: "Kaum ein anderer Teil des menschlichen Körpers ist so komplex aufgebaut wie unsere Hände. Nur durch das perfekte Zusammenspiel von Nerven, Sehnen, insgesamt 27 Knochen, 39 Muskeln und 36 Gelenken können wir alltägliche Dinge ganz selbstverständlich ausführen. Möglichst viele dieser zahlreichen Funktionen anhand von Prothesen nachzubilden, ist eine der größten Herausforderungen der Medizintechnik. Die Michelangelo Hand gibt mit ihren sieben unterschiedlichen Greifmöglichkeiten zahlreiche Funktionen der natürlichen Hand zurück. Ihre Griffkraft liegt zwischen 6 und 7 kg. […] Die Ansteuerung der Michelangelo Hand beruht auf dem Axon-Bus-System […]. Es wurde von sicherheitsrelevanten und vielfach erprobten Systemen aus der Luftfahrt und der Automobilindustrie abgeleitet. Der Vorteil ist, dass es sich beim Axon-Bus-System um ein in sich geschlossenes Datenübertragungssystem handelt. Die einzelnen Komponenten sind optimal aufeinander abgestimmt."<br />
Die elektrischen Signale der Muskeln werden von Elektroden auf der Haut aufgenommen und auf die Sensoren in der Prothese übertragen. Dies ermöglicht die Bewegung der Handprothese. <br />
Der Umgang und die Griffmöglichkeiten mit dieser Prothese müssen vor dem Gebrauch am besten in Begleitung eines Therapeuten erlernt werden. So kann dann auch die notwendige Kraft, um Gegenstände zu halten, eigenständig dosiert werden.<br />
<br />
=== Roboter Demonstration ===<br />
Im Produktionstechniklabor hat das Gruppenmitglied den kollaborativen KUKA LBR iiwa Roboter demonstriert. Er hat die Bedienung via Fernbedienung erklärt und das Programm gezeigt, das er während des Industrieprojekts entwickelt hat. Desweiteren liess er ein Programm laufen, mit dem der Roboter immer wieder in die Ausgangsposition zurück geht. Dieses ist im Video unten zu sehen.<br />
<br />
'''KUKA LBR iiwa'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==Erfahrungen==<br />
<br />
==Links==<br />
Zu [[Team Hacker]]<br /><br />
Zu [[Medizintechnik DIY]]<br />
<br />
[[ Category:MedTech-DIY ]]</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27164Team Hacker2018-02-21T15:56:40Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht sehr ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27162Team Hacker2018-02-21T15:55:33Z<p>Tbkaufma: /* Team */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|400px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27161Team Hacker2018-02-21T15:55:17Z<p>Tbkaufma: /* Team */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|300px]]<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
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Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
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Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
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'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
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Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
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==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
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[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
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==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27160Team Hacker2018-02-21T15:54:55Z<p>Tbkaufma: /* Teamevent */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|right|300px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
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Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
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Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
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Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
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==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
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[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
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==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27157Team Hacker2018-02-21T15:54:10Z<p>Tbkaufma: /* HSLU */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27156Team Hacker2018-02-21T15:53:58Z<p>Tbkaufma: /* Weiterführende Links */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27154Team Hacker2018-02-21T15:48:47Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Für jeden, der über einen gesunden Interessenstrieb verfügt, um im Team Neues zu lernen und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zum Schluss bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz sind, Teil des Teams Hacker gewesen zu sein.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27152Team Hacker2018-02-21T15:45:33Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27151Team Hacker2018-02-21T15:45:05Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat, und die auch nicht unbedingr viel mit der Blockwoche selbst zu tun haben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27150Team Hacker2018-02-21T15:43:01Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br> <br />
Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war leider nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototypenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte man dann bei den Skill Share Sessions diejenigen Workshops besuchen, für die man ein persönliches Interesse hat, das vielleicht auch nicht viel mit der Blockwoche selbst zu tun hat.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27148Team Hacker2018-02-21T15:39:44Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie "gegenseitiges Unterstützen im Team" oder "Mut fassen, um Neues zu probieren" oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche.<br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben. Die Verteilung auf die verschiedenen Sessions war nicht ausgewogen. Viele Studenten wollten mehr erfahren über die Themen 3D-Druck, Laser und Arduino. Auch in unserer Gruppe war das so. Dies wahrscheinlich, weil diese drei Themen sehr nützlich waren für den Prototspenbau im Verlauf der Woche. Unser Verbesserungsvorschlag wäre es, diese drei Themen am Anfang kurz für alle vorzustellen, damit alle Studenten ein Grundwissen zu den wichtigsten Themen haben und dann auch effizienter arbeiten können. So könnte auch die allgemeine Verwirrtheit am Anfang etwas eingeschränkt werden.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören.<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27139Team Hacker2018-02-21T15:28:34Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen, um Neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27138Team Hacker2018-02-21T15:27:54Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen, um Neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier, Neues zu erforschen, gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27137Team Hacker2018-02-21T15:26:41Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen, um Neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27135Team Hacker2018-02-21T15:25:58Z<p>Tbkaufma: /* Reflexion */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten, uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenenen Auftrag kam bei unserem Team rückblickend gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27134Team Hacker2018-02-21T15:24:00Z<p>Tbkaufma: /* Schwierigkeiten */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br><br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27133Team Hacker2018-02-21T15:23:42Z<p>Tbkaufma: /* Schwierigkeiten */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br><br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27132Team Hacker2018-02-21T15:23:13Z<p>Tbkaufma: /* Prototyping */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
==== Schwierigkeiten ====<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27131Team Hacker2018-02-21T15:22:22Z<p>Tbkaufma: /* Schwierigkeiten */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Erste Schwierigkeiten beim Bau des Prototypen traten beim Auslasern der Komponenten auf. Niemand aus der Gruppe hatte bereits Erfahrungen gemacht mit dem Laser Cutter im FabLab. Ein Teammitglied hat aber die Skill Share Session zum Lasern besucht und anschliessend versucht, das Gelernte anzuwenden. Die Schwierigkeit war es, die CAD-Zeichnung in ein Format umzuwandeln, das vom Laser Cutter gelesen werden konnte. Gefühlte zehn Stunden nach Beginn hat es dann endlich geklappt und die Gruppe konnte am Prototypen weiterarbeiten.<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27130Team Hacker2018-02-21T15:18:20Z<p>Tbkaufma: /* Schwierigkeiten */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung auf Grund von Wackelkontakten teilweise kurzeitig aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27129Team Hacker2018-02-21T15:17:55Z<p>Tbkaufma: /* Schwierigkeiten */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte die Messung teilweise kurzeitig auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27128Team Hacker2018-02-21T15:16:29Z<p>Tbkaufma: /* Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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}}<br />
<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte teilweise kurzeitig die Messung auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27127Team Hacker2018-02-21T15:15:54Z<p>Tbkaufma: /* Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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|height=357<br />
|border=0<br />
}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield ist momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber kann funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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}}<br />
<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte teilweise kurzeitig die Messung auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27126Team Hacker2018-02-21T15:15:14Z<p>Tbkaufma: /* Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Dosenhalterung mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield liefert momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber kann funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
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}}<br />
<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte teilweise kurzeitig die Messung auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27125Team Hacker2018-02-21T15:14:27Z<p>Tbkaufma: /* Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video unten "Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken"). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield liefert momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber kann funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
<br />
'''Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte teilweise kurzeitig die Messung auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27124Team Hacker2018-02-21T15:11:33Z<p>Tbkaufma: /* Fieberthermometer */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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|url=https://www.youtube.com/embed/NMg38l_KtWM<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das noch nicht entwickelte Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video: Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield liefert momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber kann funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
<br />
'''Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte teilweise kurzeitig die Messung auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27123Team Hacker2018-02-21T15:10:58Z<p>Tbkaufma: /* Fieberthermometer */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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|url=https://www.youtube.com/embed/NMg38l_KtWM<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Gerade bei Krankheitssymptomen und Fieber ist dies meistens nicht der Fall. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das imaginäre Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video: Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield liefert momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber kann funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
<br />
'''Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte teilweise kurzeitig die Messung auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27122Team Hacker2018-02-21T15:09:31Z<p>Tbkaufma: /* Fieberthermometer */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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|url=https://www.youtube.com/embed/NMg38l_KtWM<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, dass die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das imaginäre Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video: Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield liefert momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber kann funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
<br />
'''Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte teilweise kurzeitig die Messung auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27121Team Hacker2018-02-21T15:09:01Z<p>Tbkaufma: /* Fieberthermometer */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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|url=https://www.youtube.com/embed/NMg38l_KtWM<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter angezogen werden und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und es entsteht eine entspanntere Armposition für den Patienten. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld des Patienten zu liegen.<br><br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, weil die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das imaginäre Band zu tragen.<br />
<br />
=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video: Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield liefert momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber kann funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
<br />
<br />
[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
<br />
<br />
'''Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken'''<br />
<br />
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}}<br />
<br />
=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte teilweise kurzeitig die Messung auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
<br />
LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
<br />
== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
<br />
Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
<br />
Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
<br />
Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
<br />
<br />
Euer #teamhacker<br />
<br />
== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufmahttp://www.hackteria.org/wiki/index.php?title=Team_Hacker&diff=27120Team Hacker2018-02-21T15:07:23Z<p>Tbkaufma: /* Fieberthermometer */</p>
<hr />
<div>[[File:DIY-Hacking-Logo.png|right|700px]]<br />
== Einleitung zur Blockwoche Medizintechnik DIY==<br />
Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite [[Medizintechnik DIY]] folgendermassen:<br />
"Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen direkten, interdisziplinären und möglichst selbstgesteuerten Zugang gefördert. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team Ideen für innovative Projekte. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet."<br />
<br />
Das Modul findet als Blockwoche und mehrheitlich im FabLab der Hochschule Luzern statt, wo die Studenten ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. FabLabs ermöglichen den Zugang zu digitalen Fabrikationsmaschinen und stehen global der Öffentlichkeit zur Verfügung. <br />
Das fachliche Ziel der Woche ist gemäss Modulbeschrieb, dass die Studierenden nach der Woche in der Lage sind, kreative Produktideen an der Schnittstelle von Technik und Medizin zu generieren, zu Konzepten zu entwickeln und unter Anwendung der digitalen Fabrikation in Prototypen umzusetzen. <br />
<br />
Die Verantwortlichen der Blockwoche geben nur wenige Vorgaben, damit bis zum Ende der Woche eine möglichst grosse Vielfalt an verschiedenen Prototypen entsteht. Sie geben lediglich einen groben Zeitplan vor. Die Hälfte der Woche ist dem Vertrautwerden mit dem Thema DIY und dem Experimentieren gewidmet. Das Experimentieren folgt mehrheitlich den Experimenten von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains], die auf dieser Seite weiter unten noch genauer beschrieben werden. Im zweiten Teil der Woche, entwickeln die Studierenden eigenständig Prototypen. Organisierte und geplante Skill Share Sessions ermöglichen während der gesamten Woche einen Austausch von Fachkenntnissen unter den Studierenden und den Mentoren, sodass alle Teilnehmer die Woche mit neu gewonnenem Wissen verlassen.<br />
=== Pflichtlektüre und Videos ===<br />
Zur Vorbereitung auf die Woche haben sich die Studierenden des Teams Hacker mit der Pflichtlektüre und den Videos auf der Hauptseite [[Medizintechnik DIY]] beschäftigt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden in folgendem Abschnitt kurz zusammengefasst.<br />
<br />
Das Ziel des DIYs ist keineswegs, dass man alles alleine machen muss. Vielmehr ist es ein gemeinschaftliches Selbermachen. Der Austausch mit anderen Menschen eröffnet neue Wege des Lernens und neue Ansichten. Deswegen arbeiten die Studierenden in dieser Blockwoche in kleinen Teams zusammen. Der Aufbau eines eigenen Labors steigert den Forschungstrieb der Teilnehmer und ist deswegen wichtig für die DIY-Philosophie. Aus diesem Grund richten alle Studierenden, die diese Blockwoche besuchen, im FabLab ein kleines Labor ein, das nach der Blockwoche wieder aufgelöst wird. Forschung kann also nicht mehr nur in offiziellen Forschungslabors betrieben werden. Vorstellbar ist sogar ein kleines Labor in der eigenen Küche, wie es in einem der Videos vorgestellt wird.<br><br />
Die Firma Backyard Brains hat viel Zubehör entwickelt, sodass die Neurowissenschaften für jedermann zugänglich werden. Mit diesen Hilfsmitteln können auch die Studierenden dieser Blockwoche erste Einblicke in die Neurowissenschaft erhalten.<br />
Während der gesamten Woche sollen die Studierenden aber nicht vergessen, einfach zu denken. Die Gegenstände sollen so einfach wie möglich konstruiert werden, nicht aber an Funktionalität verlieren. Zudem sollen sie so günstig und so kombinierbar wie möglich sein. <br />
Das dritte Video zeigte der Gruppe, dass Gegenstände oder Funktionsprinzipien nicht immer neu erfunden werden müssen. Es ist nichts falsch daran, aus bestehenden Technologien zu lernen. So machen es auch die Erfinder des [https://littledevices.org/ Little Devices Lab], die billige Spielzeuge kaufen und die darin enthaltenen Teilkomponenten nutzen, um erschwingliche Medizingeräte herzustellen.<br><br />
Das [[HackteriaLab 2014 - Yogyakarta]] ermöglicht einen Einblick in ein vergangenes Projekt. Es zeigt auf, wie sich die Studierenden eine solche Woche in einem selbst erstellten Labor vorstellen können.<br />
<br />
== Team ==<br />
Das Team Hacker besteht aus vier Studenten der Studienrichtungen Wirtschaftsingenieur, Maschinentechnik und Medizintechnik. Sie befinden sich in verschiedenen Semestern und haben sich für dieses Modul als Blockwoche eingeschrieben. Durch die Interdisziplinarität entsteht ein breites Wissen in verschiedenen Fachgebieten, sodass sich die Studenten gegenseitig weiterhelfen können.<br />
<br />
::Bissig Christian | Wirtschaftsingenieur<br />
::Gnos Marco | Maschinentechnik<br />
::Kaufmann Michaela | Medizintechnik<br />
::Schnider Patrick | Wirtschaftsingenieur<br />
=== Teamevent ===<br />
[[File:IMG_20180216_151647.jpg|400px]]<br />
<br />
Um den Kopf zu verlüften und neue Ideen zu sammeln, machte das Team einen Event. Sie spielten zwei gegen zwei im Tischfussball. Dies hat den Teamzusammenhalt gefördert und Spass gemacht. Die bessere Zweiergruppe hat gewonnen.<br />
<br />
== Backyard Brains Experimente ==<br />
Weil die Kosten für die Ausrüstung für Experimente in der Neurowissenschaft sehr hoch sind, war es den Gründern der Firma [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] nicht möglich, diese für Studenten oder Schüler zugänglich zu machen. Deswegen entschieden sie sich, Baukästen zu designen, die einen Einblick in die inneren Funktionen des Nervensystems ermöglichen. In der Blockwoche werden mehrere Experimente mit verschiedenem Zubehör der Backyard Brains ausprobiert. Sie werden in den folgenden Abschnitten genauer beschrieben.<br />
<br />
=== Muscle SpikerShield Experiment ===<br />
Mittels dem Muscle SpikerShield von [https://backyardbrains.com/ Backyard Brains] und dem Mikrocontoller Arduino will die Gruppe die elektrische Muskelaktivität messen. Zunächst mussten alle benötigten Komponenten auf das Muscle SpikerShield gelötet werden. Dabei ist die Gruppe nach der [https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf Anleitung] vorgegangen. Sie hat die Löthalterung auf der Abbildung unten links ausprobiert, aber schnell gemerkt, dass sich diese nicht gut eignet, da sie nicht sehr stabil ist. Deswegen haben sich zwei Gruppenmitglieder abgewechselt mit Löten und Halten des Shields. Dieses Vorgehen ist auf der rechten Abbildung unten zu sehen. Obwohl die Gruppenmitglieder keinerlei Erfahrung im Bereich des Lötens mit sich brachten, hat es sehr gut funktioniert. Lediglich einmal musste eine Komponente neu angelötet werden und einmal gab es einen ungewollten Kontakt zwischen zwei leitenden Teilen, der aber wieder ohne Defekte entfernt werden konnte. <br />
<br />
[[File:IMG_20180212_150143.jpg|400px]] [[File:IMG_20180212_150424 Kopie.jpg|400px]]<br />
<br />
Auf das Arduino wurde der Code led_strip2014 geladen. Das vollständige SpikerShield wurde dann auf das Arduino gesteckt. Ein Gruppenmitglied klebte zwei Elektroden auf den Bizeps und verkabelte diese mit dem SpikerShield. Schliesslich konnte die Muskelaktivität nachgewiesen werden. Die LED-Lämpchen auf dem Shield beginnen zu leuchten, sobald der Bizeps kontrahiert wird und hören wieder auf, wenn der Muskel sich entspannt. Die Sensitivität des SpikerShields musste manuell auf dem Shield eingestellt werden. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.<br />
<br />
'''Muscle SpikerShield Experiment'''<br />
<br />
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}}<br />
[[File:IMG_20180214_093726.jpg|right|frameless|200px]]<br />
<br />
=== Heart and Brain SpikerShield Experiments ===<br />
Mit diesen Experimenten soll es möglich sein, die Potenziale des Herzens und des Hirns zu visualisieren und aufzunehmen. Für diese Experimente muss das Heart and Brain SpikerShield wie rechts abgebildet auf das Arduino Board montiert werden. Beim Brain SpikerShield musste nicht selbst gelötet werden. Das Shield wurde bereits fertig geliefert, sodass der Aufbau durch das Zusammenstecken mit dem Arduino sehr einfach war.<br />
<br />
==== Brain Waves Experiment ====<br />
[[File:IMG_20180213_114645.jpg|right|frameless|300px]]<br />
Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns.<br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. <br />
Leider hat das Experiment auch nach mehrmaligem Probieren nicht funktioniert. Möglicherweise lag es an den Haaren, die den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Haut verhinderten. Eine andere Fehlerquelle könnte sein, dass zu viele Störsignale der Umgebung aufgenommen wurden und deswegen die kleinen Änderungen der Signale der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.<br />
<br />
==== Heartbeat Experiment ====<br />
Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. <br />
Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet. <br />
Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt, da der Puls dort einfach zu messen ist. <br />
Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. Er lief mehrmals hintereinander die Treppe hoch und runter. Der Unterschied war deutlich zu erkennen. Bei der zweiten Messung hat das Herz schneller geschlagen und es gab mehr Ausschläge pro Minute. Das Experiment hat sehr gut funktioniert und die Resultate sind nachvollziehbar. In den Abbildungen unten sind die Herzschläge zu sehen, die mit der Software aufgezeichnet wurden.<br />
<br />
<gallery widths="215"><br />
File:IMG_20180214_105854.jpg|Elektroden auf den Handgelenken<br />
File:IMG_20180214_105858.jpg|Elektroden auf Handgelenk und Handrücken<br />
File:Puls normal.JPG|Puls im Ruhezustand<br />
File:Puls_ausgepowert.JPG|Puls nach Bewegung<br />
</gallery><br />
<br />
==== Eye Movementment Experiment ====<br />
Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf der Netzhaut gemessen und mit der Software [https://backyardbrains.com/products/spikerecorder BYB Spike Recorder] aufgezeichnet.<br />
Zwei Elektroden wurden links und rechts der Augen und eine hinter dem Ohr angeklebt. Dann schaute der Proband abwechselnd mit beiden Augen nach rechts und nach links. Beim Wechsel der Richtung schlägt die Kurve auf dem Computer wie auf der Abbildung unten dargestellt aus. Sie springt nach oben, wenn der Proband nach links schaut und nach unten, sobald er nach rechts schaut.<br />
Das Experiment hat sehr gut funktioniert.<br />
<br />
[[File:Augenscan.JPG|305px]] [[File:IMG_20180213_145512.jpg|200px]]<br />
<br />
== Skill Share Sessions ==<br />
Die Skill Share Sessions dienen dem Austausch von Fachwissen unter den Studenten und den Mentoren. Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Jede Gruppe hat im Verlauf der Woche ein Thema vorbereitet. Zur Auswahl standen die Themen: Arduino Basics, Bread Boarding, Photoshop, Dumpster Diving, Anatomie, 3D-Druck, Laser, Jonglieren, Fotografie, Kreativitätstechniken, sinnvolle Anwendungen, Elektro-Physiologie, Arduino Programmieren, Medizinlabor Führung und Roboter Basics. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:<br />
<br />
=== Arduino Basics ===<br />
Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden.<br />
Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes das Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg]]<br />
<br />
=== Bread Boarding ===<br />
Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geachtet, theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototypplatten zusammengeschaltet.<br />
<br />
=== Photoshop ===<br />
Weiter gab es einen Crashkurs der Software Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kurses brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Photoshop - Team Lion]]<br />
<br />
=== 3D Print ===<br />
Beim 3D-Druck können Gegenstände gedruckt werden, indem ein Material schichtweise aufgetragen wird. In dem Workshop wurden die Grundlagen der 3D-Druck-Technik erklärt. Beispielsweise gibt es verschiedene Arten von 3D-Druck wie Extrusion, pulverbasiert, Harze oder Jetting. <br />
Zudem hat ein Mitstudent erklärt, wie man eine STL Datei mit dem Slicer in eine druckbare Datei umwandelt.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus]]<br />
<br />
=== Laser Cutter ===<br />
Der Laser Cutter kann sehr gut MDF-Platten, Sperrholz-Platten und Plexiglas-Platten durchtrennen. Am besten macht man als Student eine Zeichnung in einem CAD Programm. Diese fügt man in den Adobe Illustrater ein, um die Datei vorzubereiten, die auf den Laser Cutter geladen wird. Schliesslich muss der Koordinatenursprung des Lasers auf der Platte eingestellt werden, bevor das Teil ausgeschnitten werden kann.<br />
<br />
Mehr dazu: [[DIY-MedTech Laser - Team CreateIt]]<br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Das Thema Roboter wurde von der Gruppe Hacker vorgestellt. <br />
<br />
Mehr zum Thema steht auf der Seite [[DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker]].<br />
<br />
== Prototyping ==<br />
=== Mitsubishi Movemaster EX Roboter ===<br />
[[File:IMG_20180214_112630.jpg|right|300px]]<br />
[[File:IMG_20180214_140931.jpg|right|300px]]<br />
Da sich die Mitglieder des Teams Hacker für Roboter interessieren, entschieden sie sich, diese Woche dafür zu nutzen, um dieses Thema zu erforschen. Mit gegenseitiger Unterstützung eigneten sich die vier Studenten während sechs Tagen ein Grundwissen in diesem Bereich an. Um nicht nur trockene Theorie zu büffeln, durfte die Gruppe den zur Verfügung gestellten Roboter "Mitsubishi Movemaster EX" auseinandernehmen, neu verkabeln und versuchen mit eigenen Arduino Boards anzusteuern. Die Bilder rechts zeigen die ersten Arbeiten am Greifarm. <br />
<br />
Die ersten Testbewegungen am Roboterarm erfolgten noch ohne Arduino-Ansteuerung. Der Motor für die Grundrotation liess das Team lediglich durch eine simple Einspeisung mit dem Labor-Netzgerät einseitig drehen. Eine Grundspannung von 15 Volt wurde dafür benötigt. Nach erfolgreicher Einspeisung des Motors für die Drehbewegung des Grundaufbaus, testete das Team die Funktionalität der weiteren Drehachsen sowie des Greifers. <br />
<br />
Im weiteren Vorgehen folgten parallel zwei Aufträge. Einerseits starteten die ersten „Programmier-Gehversuche“ des Arduinos, andererseits mussten die diversen Kabelstränge zu den einzelnen Motoren zugeordnet werden. Beim Entwirren der einzelnen Litzenpaare musste als erstes der passende Motor und anschliessend die Zuteilung für die Vor- und Rückbewegung evaluiert werden. <br />
<br />
Im nächsten Schritt schlossen die Mitglieder des Teams Hacker Litze um Litze am „Motor Shield v 2.0“ von Arduino an. Im nachfolgenden Video „Mitsubishi Movemaster EX gesteuert von Arduino mit MotorShield“ ist die erste selber programmierte Bewegung un die Z-Achse dokumentiert.<br />
<br />
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}} <br />
<br />
Das genutzte Board verfügt über vier Klemmen für die Ansteuerung von verschiedenen Motoren. Dies erlaubte dem Team, damit acht Bewegungsabläufe in Betrieb zu nehmen. Bewegungsumfang und Greifintensität der einzelnen Gelenke konnten mit einigen Testläufen und einem ersten Probe-Programm herausgefunden werden.<br />
<br />
Diese Versuche führten zu einem erweiterten Code, welcher die Funktionalität und den Einsatz des Greifarms zeigt. Das anschliessende Video dokumentiert ein simples versetzen eines Gegenstands mit Hilfe des Roboterarms.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
Motiviert durch diesen ersten erfolgreichen Ablauf von Motorbewegungen, baute die Gruppe weitere Funktionen ein. Neu verdrahtete das Team zusätzlich ein „Muscle SpikerShield“, das sie bei den Backyard Brains Experimenten kennengelernt hat, sowie ein weiteres „MotorShield“ in das System. Das verfolgte Ziel lag darin, einzelne Bewegungen des Roboters durch Muskelbewegungen anzuregen. In den folgenden drei Videos („Drehung der z-Achse mit Muskel“, „Drehung K-L-Achse mit Muskel“, „Greifer mit Muskel gesteuert“) sind die ersten Schritte der Befehlsgabe an die Motoren durch Muskelimpulse gezeigt.<br />
<br />
'''Ansteuerung verschiedener Achsen mit Muskelimpulsen'''<br />
<br />
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|url=https://www.youtube.com/embed/NMg38l_KtWM<br />
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}}<br />
<br />
Diese Teilschritte konnten schliesslich in den bereits erfolgreich getesteten Bewegungsablauf integriert werden. Dabei konnte die Greifbewegung nach dem automatischen Positionieren des Roboterarms durch Schliessen der menschlichen Hand bewerkstelligt werden (siehe nachfolgendes Video „Mitsubishi Movemaster EX" gesteuert von Arduino und Muskelimpuls“). <br />
<br />
Mit diesem finalen Prototypen konnte die Gruppe Hacker zeigen, wie es heute möglich ist, Roboterfunktionen in menschliche Bewegungen einzubinden. Da Roboter ruhigere Bewegungen kombiniert mit grösseren Kräften als der Mensch vollziehen können, sind Einsätze solch gesteuerter Roboter heutzutage in ausgewählten Bereichen sehr empfehlenswert. Vorstellbar wäre beispielsweise eine Einbindung in einen Produktionsablauf.<br />
<br />
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}}<br />
<br />
==== Arduino Code ====<br />
Der verwendete Arduino Code, um den Roboter zu steuern finden Sie auf der Seite [[Arduino Code für Mitsubishi Roboter]].<br />
<br />
=== Fieberthermometer ===<br />
[[File:Temperatursensor.jpg|right|250px]]<br />
Nicht alle Gruppenmitglieder haben am Roboter weitergearbeitet. Zwei Mitglieder haben Ideen für einen nächsten Prototypen gesucht. Sie haben den Temperatursensor rechts im Bild an eine Spannungsquelle geschlossen und mit 12 Volt Spannung eingespiesen. Der Sensor hat auf Änderungen der Temperatur in seiner Umgebung reagiert, jedoch war nicht klar, ob der Sensor genau die richtige Temperatur anzeigte. <br><br />
Die Idee war es dann, mithilfe dieses Sensors ein Fieberthermometerband zu entwickeln. Bei herkömmlichen Fieberthermometern, muss man das Fieberthermometer für eine bestimmte Zeit unter der Achsel einklemmen. Einige Patienten - eingeschlossen eines der Gruppenmitglieder - empfinden diesen Vorgang als eher unangenehm und anstrengend. Daraus entstand der Gedanke, ein Schulterband zu entwickeln, an dem der Temperatursensor befestigt ist. So kann man das Band um die Schulter legen und der Sensor liegt genau in der Achselhöle. Dadurch muss der Arm nicht während der gesamten Messung nach unten gedrückt werden und eine entspanntere Armposition für den Patienten entsteht. Das Display könnte an einer Verlängerung etwas weiter unten am Arm befestigt werden, um im direkten Blickfeld zu liegen.<br />
Die Idee wurde jedoch nach einigem Tüfteln verworfen. Begründet dadurch, weil die Stelle unter dem Arm ständig frei und über das Band zugänglich sein müsste. Das setzt voraus, dass die Person ein Kleidungsstück trägt welches bis über die Schulter zurückgekrempelt werden kann. Zudem braucht das Band inklusive Anzeigedisplay mehr Platz zum Verstauen als ein herkömmliches Fieberthermometer und die Anwendung ist etwas komplizierter. In einer kurzen Besrpechung kam die Gruppe zur Erkenntnis, dass die Patienten dann doch lieber den Arm während der Messung an den Körper pressen, als das imaginäre Band zu tragen.<br />
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=== Getränkehalter an Krücke mit Temperaturmesser ===<br />
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[[File:IMG_20180216_103616.jpg|right|200px]][[File:IMG_20180216_113718.jpg|right|200px]]<br />
Weil an Krücken gebundene Personen keine freie Hand mehr zur Verfügung haben, ist es ihnen nicht möglich, ohne Rucksack/Tasche ein Getränk mitzunehmen. Deshalb hat die Gruppe Hacker einen Getränkehalter für Krücken entworfen. Das Grundgerüst besteht aus 3mm dicken Teilen, die mit dem Laser Cutter im FabLab der HSLU aus MDF Platten ausgelasert wurden. Dazu wurde von den entsprechenden Teilen zuerst ein CAD Modell erstellt. Mit den daraus abgeleiteten Zeichnungen konnte eine Datei abgeleitet werden, die schliesslich laserbar war. Die Teile wurden zuerst, ohne sie zu befestigen, an ihre vorbestimmte Position gehalten oder zusammengebaut. Dies ist auf den beiden Bildern rechts zu sehen. Da es sich lediglich um einen funktionalen Prototypen handelt, wurde dann das Grundgerüst mit Heissleim fixiert. Eine Querstrebe aus Aluminium verleiht der Konstruktion Stabilität. Sie ist mit Schrauben an der Krücke befestigt und stützt den Boden. Erste Tests zeigten, dass durch die Gehbewegung möglicherweise etwas von dem Inhalt der Dose ausgeschüttet wird, wenn diese ganz voll ist. Deswegen hat die Gruppe entschieden, noch einen Deckel zu konstruieren.<br />
Zudem hat sich die Gruppe in einem vorherigen Versuch mit einem Temperatursensor auseinandergesetzt und sich mit dessen Funktionsweise angefreundet. Es kam die Idee, dass man den Prototypen mit dem Sensor erweitern könnte, sodass die Temperatur des Getränkes noch gemessen werden kann. Durch das Tempmess-Shield wird die gemessene Temperatur auf einem Display angezeigt.<br />
Auf dem Deckel (ebenfalls aus MDF) befindet sich also das Tempmess-Shield. Der dazugehörige Temperatursensor befindet sich am Ende eines Kabels und kann mit einem Magneten an der Halterung befestigt werden. Diese, auf den Deckel geschraubte Halterung, kann mit einem kurzen Handgriff zur Seite geschoben werden (siehe Video: Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken). So ist es möglich, entweder die Temperatur des Getränkes zu messen oder dieses aus der Halterung zu nehmen.<br />
Die Spannungsquelle für das Tempmess-Shield liefert momentan noch eine Powerbank. Diese kann in der Hosentasche mitgetragen werden (wie im zweiten Bild von links dargestellt). Der Prototyp ist noch nicht ausgereift, aber kann funktioniert vollständig und kann ausprobiert werden. <br />
Würde der Prototyp weiterentwickelt werden, wäre ein nächster Schritt sicherlich die Spannungsversorgung über eine Batterie, die am Krückenstock befestigt werden könnte.<br />
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[[File:IMG_20180216_151132.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154523.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154727.jpg|250px]] [[File:IMG_20180216_154734.jpg|250px]]<br />
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'''Getränkehalter mit Temperaturmessung für Krücken'''<br />
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=== Schwierigkeiten ===<br />
Da für das Befestigen des Grundgerüstes nur Heissleim verwendet wurde, löste sich die Verbindung nach intensiven Tests. Dies stellte aber keine grosse Herausforderung dar. Schnell konnten die entsprechenden Teile wieder miteinander verleimt werden. Das FabLab Luzern, in welchem die Blockwoche stattgefunden hat, war nicht mit den gängigen mechanischen Werkzeugen einer Polymechaniker Werkstatt ausgerüstet (eine professionelle Bohrmaschine fehlte beispielsweise). Daher musste bei einigen Arbeitsschritten improvisiert werden. Weil es sich um einen Protoypen handelt, welcher lediglich die Idee vermitteln soll, spielte dies keine Rolle. Die Funktionalität steht gegenüber der Optik im Vordergrund.<br />
Das Messen der Temperatur mit dem Temperatur-Messure-Shield und Sensor funktionierte gut, auch wenn zweitweise Abweichungen festgestellt wurden. Durch Erschütterung während der Laufbewegung, setzte teilweise kurzeitig die Messung auf Grund von Wackelkontakten aus. Dieses Problem müsste in einem weiteren Schritt besser durchdacht und behoben werden.<br />
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LASERN (wieso hesch jetzt de Rest g`lescht? :-P )<br />
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== Reflexion ==<br />
Die Blockwoche Medizintechnik DIY bewerteten alle Mitglieder des Teams Hacker als sehr positiv. In unserem Team hatten wir von Beginn weg einen guten Zusammenhalt, einen freundlichen Umgangston sowie Offenheit gegenüber anderen Ideen. Es gab keine Konflikte und jeder/jede erledigte seine Arbeiten seriös. Um sich gegenseitig besser kennen zu lernen, veranstalteten wir Mitte Woche einen Teamevent. In einem hart umkämpften Tischfussballmatch stand jedoch der Spass stets im Vordergrund.<br />
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Zu Beginn der Blockwoche war alles sehr chaotisch. Keiner von uns wusste, was auf uns zu kommen würde, oder was gefordert war. Wir konnten die Aufträge nur erahnen und probierten uns langsam an die Arbeiten zu tasten. Dieses Vorgehen war für uns Studenten einer technischen Hochschule neu und sehr ungewohnt. Trotzdem war es eine interessante Erfahrung und bot den perfekten Einstieg in das kommende, wieder strikt durchgeplante Semester. Vorallem das selbständige Arbeiten ohne fix vorgegebenes Ziel kam bei unserem Team gut an. Teamintern sind wir uns einig, dass diese Erfahrung uns in weiteren Projektarbeiten voranbringen wird. Neben all den Modulen, in welchen das Vermitteln von Fachstoff höchste Priorität hat, gehen Werte wie gegenseitiges Unterstützen im Team oder den Mut zu fassen um neues zu probieren oft unter. Der Ansatz "nicht immer Dinge lernen zu müssen, weil sie von der Schule vorgegeben werden, sondern in Themen einzutauchen weil sie das Interesse wecken" wäre viel nachhaltiger. Die Begeisterung und der Ansporn vieler Studenten könnte so gesteigert werden. Dies ist uns nach dieser Blockwoche eindrücklich bewiesen und verdeutlicht worden. Dafür danken wir all den Dozenten herzlichst. Ihre persönliche Neugier um neues zu erforschen gekoppelt mit ihrer fröhlichen und untersützenden Art belebte die ganze Blockwoche. <br />
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Die Skill Share Sessions, mit dem Ziel "von Studenten für Studenten" lösten in unserer Gruppe ebenfalls Begeisterung aus. Da es eine grosse Auswahl an Sessions gab, war für jedes Teammitglied etwas passendes dabei. Die Qual der Wahl entstand. Die von uns besuchten Sessions sind weiter oben ([http://www.hackteria.org/wiki/Team_Hacker#Skill_Share_Sessions]) kurz beschrieben.<br />
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Wer über einen gesunden Interessenstrieb verfügt um im Team etwas neues lernen zu können und dies mit Prototypen zu testen, empfehlen wir diese Blockwoche wärmstens. Zu guter letzt bleibt bloss noch zu sagen, dass wir alle stolz waren dem Team Hacker bei zu gehören. <br />
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Euer #teamhacker<br />
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== Weiterführende Links ==<br />
===Arduino===<br />
Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software <br><br />
https://www.arduino.cc/ <br><br />
<br />
=== Backyard Brains ===<br />
Backyard Brains - Neuroscience For Everyone! <br><br />
https://backyardbrains.com/ <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Muscle SpikerShield <br><br />
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln <br><br />
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield <br><br />
DIY Version <br><br />
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield <br><br />
<br><br />
Heart and Brain SpikerShield Bundle <br><br />
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen. <br><br />
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle <br><br />
<br><br />
Backyard Brains - Experimente <br><br />
https://backyardbrains.com/experiments/ <br><br />
<br />
=== Hackteria ===<br />
<br />
Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement<br />
<br />
https://www.hackteria.org/<br />
<br />
=== HSLU ===<br />
Hochschule Luzern<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/<br><br />
<br><br />
Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/<br><br />
<br><br />
Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/<br><br />
<br><br />
Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen<br><br />
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/<br><br />
<br />
===Löt(l)en===<br />
Soldering is easy<br><br />
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf<br><br />
<br />
=== Roboter ===<br />
Roboter Basics von Team Hacker<br />
<br />
https://www.hackteria.org/wiki/DIY-MedTech_Roboter_Basics_-_Team_Hacker</div>Tbkaufma