Difference between revisions of "Team Hacker"

Revision as of 14:49, 14 February 2018

Kurzbeschreib des Moduls Medizintechnik DIY

Die Verantwortlichen des Moduls beschreiben es auf der Wikiseite Medizintechnik DIY folgendermassen: "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."

Team

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.

Backyard Brains Experimente

Muscle SpikerShield Experiment

Mittels dem Muscle SpikerShield von Backyard Brain 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 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 weden.

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 entspannt wird. Der Ablauf des Experiments ist dem nachfolgenden Video zu entnehmen.

Muscle SpikerShield Experiment

Heart and Brain SpikerShield Experiments

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.

Brain Waves Experiment

Mit diesem ersten Experiment wurde versucht, die Hirnströme zu messen und in einem Elektroenzephalogramm (EEG) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Gehirns. Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Oberfläche des Kopfes gemessen und mit der Software BYB Spike Recorder aufgezeichnet. Die Elektroden befanden sich wie auf dem Bild zu sehen hinten am Kopf und wurden mit dem Elektroden-Gel befeuchtet. 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 Änderungen der Hirnströme nicht sichtbar waren. Vielleicht hat die Gruppe auch falsche Einstellungen an der Software getroffen.

Heartbeat Experiment

Mit dem zweiten Experiment wurde versucht, die Herzschläge zu messen und in einem Elektrokardiogramm (EGK) darzustellen. Dies gibt Aufschluss über die Aktivität des Herzens. Dazu werden die Spannungsschwankungen an der Hautoberfläche gemessen und mit der Software BYB Spike Recorder aufgezeichnet. Die Elektroden wurden wie auf den Bildern zu sehen an den Handgelenken und auf dem Handrücken angeklebt. Die erste Messung geschah im Ruhezustand. Dann bewegte sich der Proband, bevor die zweite Messung gemacht wurde. 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.

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  Elektroden auf den Handgelenken

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  Elektroden auf Handgelenk und Handrücken

Eye Movementment Experiment

Mit der Elektrookulografie (EOG) kann die Bewegung der Augen gemessen werden. Dazu werden Schwankungen des Potentials auf dem Netzhaut gemessen und mit der Software BYB Spike Recorder aufgezeichnet. 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. Das Experiment hat sehr gut funktioniert.

Skill Share Session

Studenten bringen ihr Fachwissen eines Themengebietes anderen interessierten Studenten bei. Die folgenden Kurse wurden vom Team Hacker besucht:

Arduino Basics

Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit Ein- und Ausgängen. Auf einen Arduino kann genau ein Programm geladen werden. Im Workshop haben wir die Arduino-Software heruntergeladen und einige Programme ausprobiert. Zum Beispiel wurde als erstes Pogramm "Blink" verwendet, um das LED-Lämpchen auf dem Arduino-Shield alternierend zum Leuchten zu bringen.

Bread Boarding

Bei dieser Skill Share Session wurden die Grundlagen von elektrischen Schaltkreisen angeschaut. Es wurde weniger darauf geschaut theoretische Inhalte im Detail anzuschauen. Hauptsächlich wurden praktische Erfahrungen mit elektrischen Komponenten und Schaltkreisen gesammelt. LED's, Widerstände, Kondensatoren und Spannungsquellen wurden auf Prototyplatten zusammengeschaltet.

Photoshop

Es gab einen Crashkurs zum Thema Photoshop. Die Studenten, welche ihn leiteten zeigten mit ihrem Fachwissen nützliche Tipps um das Programm noch effizienter nutzen zu können. Alle Besucher des Kures brachten bereits erste Erfahrungen zum Thema mit. Die wichtigsten Funktionen wurden noch einmal erläutert und es gab viele Aha-Momente.

3D Druck

Laser

Arduino

Roboter

Das Thema Roboter wird von der Gruppe Hacker vorgestellt. Mehr zum Thema steht auf der Seite Creating DIY-MedTech Roboter Basics - Team Hacker.

Prototyping

Weiterführende Links

Backyard Brains

Backyard Brains - Neuroscience For Everyone!
https://backyardbrains.com/

Backyard Brains - Muscle SpikerShield
Maschinen, Elektronik und Prozesse steuern über die elektrische Aktivität deiner Muskeln
https://backyardbrains.com/products/muscleSpikerShield
DIY Version
https://backyardbrains.com/products/diyMuscleSpikerShield

Heart and Brain SpikerShield Bundle
Mit dem Brain SpikerShield kannst Du actions Potentiale deines Herzen und Hirn (EEG/EKG) visualisieren und aufnehmen.
https://backyardbrains.com/products/heartAndBrainSpikerShieldBundle

Backyard Brains - Experimente
https://backyardbrains.com/experiments/

Arduino

Arduino - Open Source Elektronik Platform mit einfach zu bediender Hard und Software
https://www.arduino.cc/

Löt(l)en

Soldering is easy
https://mightyohm.com/files/soldercomic/FullSolderComic_EN.pdf

Hackteria

Hackteria - Globales Netzwerk und Webplaform für Open Source Biological Art, DIY Biology, Generic Lab Equipement

https://www.hackteria.org/

HSLU

Medizintechnik - Experten an der Schnittstelle von Technik und Medizin
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/medizintechnik/

Innovation und Technologiemanagement - Gemeinsam überzeugt die Zukunft gestalten
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/innovation-und-technologiemanagement/

Maschinen- und Energietechnik - Innovationstreiberin an der Schnittstelle der Ingenieursdisziplinen
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/institute/maschinen-und-energietechnik/