Team Enter

=Vorwort=

In der Blockwoche Medtech_DIY im Fablab an der Hochschule Luzern ist es die Aufgabe, experimentelle Tests mit Arduino in kleinen Gruppen durchzuführen.

Die Erkenntnisse werden hier von der Gruppe dokumentiert.

=Gruppe Enter=

Unsere Gruppe besteht aus folgenden Mitgliedern:

Daniel Fässler - Wirtschaftsingenieur

Urs Schumacher - Medizintechnik

Christoph Rechsteiner - Medizintechnik

=Einleitung=

DIY- Do It Yourself. Die Woche ist aufgebaut aus Lötlen, Experimentieren, Inputs und Skill-Shares.

Beim Lötlen war das Ziel, sich mit dem Löten auseinander zu setzen und es zu üben. Die Experimente werden individuell pro Gruppe ausgesucht, bearbeitet und dokumentiert. Hier geht es darum Erfahrungen zu sammeln und verschiedene Problemstellungen zu lösen. Die Inputs sind auf die Woche verteilt. Sie sollen neue Impressionen zeigen. Die Skill-Shares sind zum Teil erweiterte Themen, welche nicht zwingend etwas mit den Experimenten zu tun haben müssen. Es sind Themen, die die Studenten gerne lernen möchten und werden von Studenten für Studenten gehalten.

=Lötle=

Es wurde jedem Team ein Muscle Spider Shield-DIY-v2-Set zur Verfügung gestellt, welches von den Mitgliedern selbst zusammengelötet wurde.

Die ersten 20-Minuten verliefen ziemlich gut, bis wir ein Card-holder verkehrt auf das PC-Board gelötet haben. Die Entlötung entpuppte sich als Herausforderung. Mit verschiedenen Methoden versuchten wir, den Cardholder zu entfernen, doch mit der Zeit verbrannten die Lötstellen. Wir mussten wieder mit einem neuen PC-Board von Vorne beginnen. Dieser konnte erfolgreich zusammen gelötet werden.

Tipps zum entlöten:

- Lötzinnabsaugpumpe, der erhitzte Lötzinn wird mittels einer Absaugpumpe aufgesogen.

- Entlötlitze, ein Kupfergeflecht mit Flussmittel getränkt wird auf den erhitzten Lötzinn gehalten und saugt diesen auf.

- Abklopfen, die erhitzte Lötstelle wird mittels Kraft ausgeklopft.

- Ausblasen, die erhitzte Lötstelle wird mit kräftigem blasen weggefegt.

Links/Ressourcen
Link zur Bestückungsanleitung des Muscle Spider Shield

https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.1.7.BuildingInstructions.pdf

Bilder


=Experiment 1 - EEG-Record from the human brain combined with Spike-Recorder=

Resultat
Die Nervenimpulse und die Herzefrequenzen zu messen, war schnell erreicht. Diese reproduzierbar zu messen wurde jedoch zur grossen Herausforderung. Wurden die Elektroden nur wenige Milimeter versetzen sind die Werte stark abgewichen von vorgegangen Messungen ab.

Erkenntnisse
Die Messung der Nervenimpulse war sehr störungsanfällig. So musste die Stromversorgung vom Computer getrennt, das USB-Kabel speziell geerdet und die Messelektroden durften nicht wiederverwendet werden. Bewegungen des Kopfes hatten ebenfalls einen Einfluss auf das Messresultat. Wer misst, misst Mist. Auch nach dem zweiten Tag konnten wir keine sicheren Schlüsse aus den Hirnströmen ziehen. Wobei wir die Herzfrequenz mittlerweile auch bei sportlicher Aktivität genau bestimmen konnten. Dabei ist uns bei Daniel ein leicht erhöhter Puls aufgefallen. Wir wünschen ihm gute Besserung.

Links/Ressourcen
https://backyardbrains.com/experiments/eeg

EEG Erkklärung: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroenzephalografie

Bilder


=Experiment 2 Herzaktionspotentiale=

Resultat
Die Herzfrequenz wurde per Spike-Recorder sichtbar gemacht. Im Spike- Recorder konnte die Herzfrequenz per Ton ausgegeben werden. Als vergleich hat die Gruppe den Herzschlag per Sport-Uhr verglichen und kam zu einem deckungsgleichen Ergebnis.

Erkenntnisse
Am Anfang haben wir das falsche Programm auf das Arduino geladen. Somit funktionierte es nicht wie gewünscht und wir verloren viel Zeit. Als wir jedoch das Problem erkannten und das richtige Programm hochladeten, funktionierte es einwandfrei. Bei Daniel mussten wir erhöhte Herzfrequenzen feststellen, wir wünschen ihm gute Besserung.

Links/Ressourcen
https://backyardbrains.com/experiments/heartrate

Download Spike Recorder: https://backyardbrains.com/products/spikerecorder

Bilder
Spike-Recorder



=Experiment 3 Zweite Hand=

Resultat
Wir konnten einen Handschuh entwickeln, der anhand von Druck eine LED zum leuchten bringen kann. Je nach Finger mit dem man den Druck ausübt, leuchtet eine andere LED. Somit kann ein Aussenstehender erkennen, mit welchem Finger gedrückt wird. Weiters wurde ein Finger aus dem 3D Drucker hergestellt, welcher über das Arduino mittels eines Servomotors angesteuert wurde. Diese hebt sich, wenn mit einem Finger Druck ausgeübt wird und senkt sich dann wieder.

Erkenntnisse
Am Anfang hatten wir eine andere Idee für unser Experiment als das Schlussendliche Experiment ergab. Wir wollten die Druckstärke jedes einzelnen Fingers messen. Dies haben wir jedoch wieder verworfen, weil es für uns interessanter war, einen Externe Hand damit zu steuern. Da wir das Projekt unterschätzt hatten und merkten, dass es Zeitaufwändiger wird als gedacht, wurde es am Ende nur ein Finger. Ein weiteres Problem entstand beim Finger senken. Diesen wollten wir, wie das Anheben des Fingers, über einen Servomotor steuern. Das Zusammenspiel des heben- und des senken-Servomotors entpuppte sich als sehr schwierig. Nach langer Versuchsphase entschloss sich das Team das wieder Senken des Fingers einfacher zu lösen. Der Servomotor wurde durch ein Gummiband ersetzt.

Eine weitere Erkenntnis ist, dass durch den Servomotor die Spannung zusammenfällt und die LEDs nicht mehr stark leuchten.

Unsere Erkenntnisse bei diesem Experiment waren, dass man noch sehr viele Erweiterungen machen könnte. Die Idee des Fingerhebens ist nur die Grundlage und es war für uns eine wichtige Lektion, auf der man weiter aufbauen könnte. Wir haben nun mehr Erkenntnisse mit der Funktion von Arduino, der Programmierung, mit mechanischen Eigenschaften und deren Funktion, Verknüpfung von Arduino mit Mechanik und der Inspiration für mehr!

Anwendungen
-Als Funktionale Protese

-Ferngesteuerte Hand/Industrie

-Spielzeug

Links/Ressourcen
http://forum.arduino.cc/

https://www.thingiverse.com/thing:1340624

https://www.youtube.com/watch?v=2EEjio4TvL8&feature=youtu.be

Bilder


=Input's= Die Inputs leiten die Dozenten und Gastreferenten. Die Gastreferenten erzählen von Ihren Erfahrungen im Beruf oder in Ihren Hobbys. Die Inputs der Dozenten sind meistens so aufgebaut, dass die einzelnen Teams von den anderen Teams profitieren können. Die Gruppen gingen von Team zu Team und zeigten Ihre Ergebnisse, Probleme auf. Die anderen Gruppen brachten dann Verbesserungsvorschläge und weitere Ideen.

Der Wochenplan sah wie folgt aus:

=Skill-Share-Session's=

Am Dienstag wurden die Skill-Share-Session`s von den Studenten Zusammengestellt.

Jede Gruppe wählte eine aus und führt dise Skill-Share-Session innerhalb dieser Woche durch.

Hier können Studierende von Studierenden profitieren und sich austauschen.

14.02.2018 => Dumpster Diving, ist eine Führung zur Entsorgungsstelle der Kellerabteile HSLU. Ideenfindung zum upcyclen von elektronischem Müll.

14.02.2018 => 3D-Druck für Anfänger, eine kurze Einführung in mögliche Anwendungen von 3D-Druckern. Wir danken Willy und Marco für ihre spannenden Ausführungen.

16.02.2018 => Arduino Programmieren, Einführung in die Welt der Arduino-Programmierung

Die Woche wurde wie wie folgt aufgeteilt:

Vorbereitung/Durchführung
Unser Angebot: Führung durch die Medizintechnischen Labor's an der Hochschule Luzern.

Seit dem Jahre 2016 besitzt die HSLU in Horw ein neues Medizintechnik-Labor, in welchem Versuche mittels diversen highlevel Geräten durchgeführt werden können. So steht im Labor beispielsweise ein Ultraschallgerät sowie diverse Mikroskope. Menschliche Anatomiemodelle ermöglichen es den Studenten, mehr über den menschlichen Körper zu erfahren. Bei unserem Skill-Share möchten wir eine solche Figur zusammensetzen.

Impressionen des Laborbesuchs



Erfahrung
Die Gruppe ging zusammen ins Medtech-Labor. Wir hatten das Glück, dass gleichzeitig eine Blockwoche im Medtech-Labor statt fand. Somit konnte man die Leute direkt bei der Arbeit mit den Maschinen beobachten. Wir konnten Maschinen wie Inkubator, Abzugshauben, Mikroskope, Zentrifugen, und Ultraschallgeräte sehen. Ein weiteres Highlight war es den menschlichen Aufbau eines Körpers auseinander zu nehmen und wieder richtig aufzubauen. Dabei stiessen viele an Ihre Grenzen, da es schwieriger ist als am Anfang gedacht. Unter dem Mikroskop durften die Teilnehmer Ihr eigenes Haar bestaunen.

= Diverses =

Tagesaktivitäten
Montag

Montag Morgen 9 Uhr. Das Warten hat ein Ende. Endlich beginnt die Blockwoche auf die wir uns alle lange gefreut haben. Doch gehen wir auch etwas ins Ungewisse. Was erwartet uns? Was wird erwartet? Was muss man bereits an Erfahrung mitbringen? Nach einer ersten Vorstellung der Dozent begannen wir am Nachmittag mit der Gruppeneinteilung in welcher wir gemeinsam die nächste Woche verbringen werden. Anschliessend begaben wir uns zu den Teaminseln um diese für die kommende Woche vorzubereiten. Löten stand als nächstes auf dem Programm. Ein Muscle Spiker Shield durften wird nach Anleitung von Back Yard Brains zusammenlötet. Dienstag

Der Dienstag begann mit einer Skill Share Session. Dabei musste jeder Teilnehmer der Blockwoche seine persönlichen speziellen Fähigkeiten aufzeigen und auch angeben was er diese Woche noch gerne von seinen Kollegen lernen möchte. So wurden viele spezielle und interessante Fähigkeiten gesammelt. Danach stellten wir unser Muscle Spiker Shield fertig. Leider mussten wir beim Test mit Bedauern feststellen, dass uns beim Löten ein Fehler unterlaufen ist. So hatten wir im Eifer vergessen auf das richtige einsetzten des Mikrochips zu achten. Fazit: Totalschaden durch fehlerhaftes Entlöten. Doch es wurde uns sofort Ersatz zur Verfügung gestellt. Und durch unser erlangtes Wissen vom ersten Mal, hatten wir das Muscle Spiker Shield noch vor dem Mittag fertig gestellt. Am Nachmittag bevor wir uns an die Experimente wagen durften, diskutierten wir kollektiv welche der am Morgen aufgeschriebenen Skills am meisten Anklang finden und somit auch durchgeführt werden diese Woche. Jedes Team wählte nach ihren Kompetenzen ein Thema aus, welches sie dann im Verlauf der Woche in einer Skill Share Session den Kollegen etwas näher bringen wird. Wir entschieden uns eine Führung durch das neu Medtech-Labor zu organisieren. Der Nachmittag verbrachten wir mit einem Experiment, bei welchem wir versuchten unsere Hirnströme zu messen. Schnell stellten wir fest, dass diese Messungen stark störungsanfällig waren. Dies wollen wir Morgen verbessern.

Mittwoch

Am Mittwoch ging es weiter mit dem am Vortag begonnenen Experiment. Jedoch blieben weitere Probleme bestehen. Die Signale waren sehr anfällig auf Bewegungen und verfälschten die Ergebnisse. Es war eine willkommene Abwechslung dem Skill-Sharing Dumpster teilzunehmen und mal von dem Experiment weg zu kommen. Wir gingen in dem Skill-Sharing in den Keller der HSLU und wühlten im Elektroabfall und suchten nach wiederverwendbaren Teilen. Am Nachmittag begann die zweite Skill-Sharing Session die wir besuchen wollten. Der 3D Druck. Nach diesem Input entschieden wir uns ein neues Experiment zu starten. Wir wollten die Herzfrequenz messen. Dies klappte erstaunlich gut und wir kamen auf brauchbare Ergebnisse.

Donnerstag

Am Donnerstag wollten wir mit einer neuen Aufgabe starten. Als erstes fingen wir an, Ideen zu generieren und überlegten, was wir entwickeln wollten. Eine Idee handelte davon, mit einem Handschuh, der den Druck der einzelnen Finger messen kann. Damit ersichtlich wird mit welchem Finger gedrückt wurde, wollten wir optisch mit LEDs an den Finger diesen anzeigen. Als zusätzliche Funktion hatten wir geplant, die Druckstärke grafisch anzuzeigen. So stand der Plan und die Gruppe begann mit dem Prototypen. Der Stand am Abend war der fertige Handschuh mit den LEDs. Mit der Druckanzeige hatte das Team Schwierigkeiten und verwarf diese Idee danach auch.

Freitag

Am Freitag brach der letzte Tag um etwas zu bauen an. Das Team Enter wollte weiter an der Hand arbeiten. So kam man auf die Idee einen Finger mit dem Handschuh zu bewegen. So hat man einen beweglichen Finger aus dem 3D Drucker gedruckt. Das ganze wurde mittels Arduino und Servomotor angesteuert. Um den Finger wieder in seine Ursprungsposition zurück zu bringen, wollte man zuerst einen zweiten Servomotor nutzen. Dies entpuppte sich jedoch als schwerer als anfangs gedacht und man bediente sich einem Gummi. Parallel zu diesem Projekt bereitete man sich für die Abschlusspräsentation vor.

Samstag

Am Samstag ging es noch darum die Ergebnisse der Woche zu präsentieren. Es war sehr spannend zu sehen, was die anderen Teams in der Woche geleistet haben. Es waren diverse Prototypen zu sehen, welche verschiedene Funktionen hatten. Manche wurden für den Spass entwickelt, andere für industrielle Anwendungen. Zum Abschluss gab es noch eine Reflexionsrunde. Es gab viel positives Feedback für die Blockwoche. Jedoch wurden auch Verbesserungsvorschläge aufgezeigt für die zukünftigen Durchführungen. Das Team Enter Bedankt sich bei den Dozenten für die spannende und lehrreiche Woche.

Links
Hochschule Luzern

Backyard Brains

FAB-Lab-Luzern

Category:MedTech-DIY

Links/Ressourcen
https://www.hslu.ch/de-ch/technik-architektur/forschung/kompetenzzentren/bioscience-and-medical-engineering/medizintechnik/

Category:MedTech-DIY