Team Dr. Octopus

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Zurück zu Medizintechnik DIY

Team

Thomas Eymann, Medizintechnik
Ich studiere Medizintechnik im 4. Semester an der HSLU. Zuvor habe ich eine Lehre als Polymechaniker absoviert.
Sven Lübben, Maschinentechnik
Ich habe eine Lehre als Automobilmechaniker abgeschlossen und anschliessend die Meisterprüfung zum Automobildiagnostiker absolviert. Mit 26 Jahren habe ich beschlossen mit Hilfe des Zulassungsstudiums den Werdegang zum Maschinenbauingenieur einzuschlagen.
Florin Langenegger, Maschinentechnik
Ich bin gelernter Konstrukteur und habe nach dem Fachabi und Arbeiten auf meinem Beruf entschieden mich in dieser Richtung weiterzubilden. Daher habe ich mich für das Maschinentechnikstudium an der HSLU entschieden.
Marco Degen, Maschinentechnik
Ich habe eine Lehre als Polymechaniker mit Berufsmaturität abgeschlossen. Nachdem ich etwas Berufserfahrung sammeln konnte, habe ich mich dazu entschieden Maschinenbau zu studieren.

Workspace

Das Arbeitsklima in dieser Blockwoche hob sich sehr vom gewohnten Studienalltag ab aufgrund der Durchführung im FabLab. Da doch relativ viele Studenten auf eher engem Raum an diversen Projekten arbeiteten, wurde es eher laut und unruhig. Während dies für das konzentrierte Arbeiten an der Dokumentation eher ungeeignet war, empfanden wir es als hilfreich während den Experimenten. Dadurch konnte man ohne grosse Umstände bei anderen Teams nachfragen und gemeinsame Probleme diskutieren. Weiter war so automatisch mehr Input von Inspirationen vorhanden, weil man ständig mitbekam woran die Anderen arbeiten.

Arbeitsplatz fab.jpg Arbeitsplatz.jpg

FabLab Luzern und unser Arbeitsplatz

«Lötle» und Experimentieren

Im Folgenden werden unsere DIY-Versuche beschrieben. Dazu hatten wir diverse Arduinos, LED-Platenn, Servos, einige Backyard Brains Kits und vieles mehr zur Verfügung.

Muscle SpikerShield

Der Muscle SpikerShield wurde als Bausatz zur Verfügung gestellt und musste deshalb zuerst Zusammengebaut werden. Mithilfe der Anleitung von Backyard Brains und dem Glück dass jeder aus dem Team bereits Erfahrung hatte im Löten, war dies schnell geschafft. Der Code für das Arduino wurde ebenfalls von Backyard Brains zur Verfügung gestellt. Mit der Hilfe von Thomas konnten wir den Code noch erweitern um auch eine visuelle Darstellung der vom Hirn gesendeten Signalen direkt in der Arduino IDE (open-source Arduino Software) zu erhalten. Im void setup musste die Zeile Serial.begin(9600); ergänzt werden, im void loop Serial.println(analogReadings);.

Zusammenbau des Backyard Brains Bausatz Aufsetzen des Arduinos Visuelle Darstellung der vom Hirn gesendeten Signalen

Später wurde versucht mittels dieser Signale ein Servo anzusteuern. Anfangs wurde die Stromversorgung direkt vom Arduino genommen, was zu Komplikationen führte, so dass die Signale stark gestört wurden. In einem weiteren Versuch stellte ein zweites Arduino den Strom zur Verfügung, wodurch die Störsignale entfielen. Dementsprechend wurde das Muscle SpikerShield mit einer externen Stromversorgung, einem Spannungsrichter, sowie einem Ausgang für den Servo erweitert (siehe rosa Markierungen).

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Heart and Brain SpikerShield

Mit dem Heart and Brain SpikerShield haben wir diverse Messungen durchgeführt. Wir haben mittels EKG den Puls und mittels EEG die Hirnströme beim Schliessen der Augen und beim bewegen der Augen gemessen. Dabei haben wir festgestellt, das bei den Messungen des EEG extreme Störfrequenzen auftreten. Nach einigem herumexperimentieren haben wir dann festgestellt, das man diese beheben kann indem man den Laptop auf die eigen Schoss nimmt und den USB Eingang des Arduinobordes mit der Hand berührt.


EKG-Messung

Für die EKG-Messung wurden die Elektronen am linken und rechten unterarm und am linken handrücken befestigt. Die Pulsmessung war vor dem beheben der Störungen sehr unruhig, danach allerdings in Ordnung.

Messung der Hirnströme

Prototyp: Greifer

Auf Basis des Muscle SpikerShields erstellten wir ein Greifsystem, welches durch die vom Hirn gesendeten Signale gesteuert wird. Da wir bereits in der Experimentierphase das Shield mit den nötigen Komponenten für die Steuerung eines Servos erweitert haben, konnten wir mit wenigen Anpassungen den Greifer steuern. Das Greifsystem an sich haben wir von thingiverse.com einer Website auf der Creator ihre Datensätze frei zur Verfügung stellen. Mithilfe des Lasercutters im FabLab wurden die Konturen aus einer mitteldichten Holzfaserplatte (MDF) ausgeschnitten. Der Servo wurde direkt über eine der Montageschrauben mit dem Greifer gekoppelt. An den Greifflächen wurde ein Schaumstoff aufgeklebt um kleine Toleranzen aufzunehmen und eine bessere Haftreibung zu gewährleisten.

Einsatzmöglichkeiten für diesen Prototypen wären zum Beispiel als Prothese oder als Exoskelett beziehungsweise als Roboterarm.

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Prototyp: Word clock

Wir wollten die Wartezeit beim Arzt mit einer Word Clock interessanter machen. Da sie nur alle 5 Minuten eine neue Zeit anzeigt, kann man nicht ununterbrochen auf die Uhr starren. Zu beginn haben wir von adafruit.com die Daten heruntergeladen und die Uhr angefangen zu Bauen. Nach kurzer zeit fiel uns auf, dass wir keine einzige Komponente haben die verwendet wurde. Um das Projekt zu verwirklichen mussten wir die Anzeige auf das richtige Mass der Neo- Pixels Matrix skalieren. Nach dem dies erledigt war mussten noch zusätzliche teile gefertigt werden und mit dem Lasercutter ausgeschnitten werden, damit die LED’s nur immer den für sie vorgesehenen Buchstaben beleuchten. Nachdem die Anzeige fertig war kam der schwierigere Teil. Das Programm, welches wir heruntergeladen haben, ist für ein Adafruit- Board und eine Adafruit- Real Time Clock (RTC) mit dem Chip DS1307 gedacht. Da wir jedoch nur eine RTC von Arduino mit dem Chip DS1302 zur Verfügung hatten, musste das Programm angepasst werden, welches nicht so einfach war. Das Programm um die RTC zu stellen und danach die Zeit auszulesen hatten wir schnell geschrieben. Jedoch das Programm in ein komplexes Programm zu integrieren hatte so seine Tücken. Nachdem wir mehr als 1 Tag mit programmieren und versuchen verbracht hatten, baten wir Thomas zur Hilfe. Und er fand den Fehler den wir gemacht haben, wir hatten vergessen eine Klammer auszukommentieren, welche verhinderte, dass das Programm lief. Nun haben wir den Prototypen fertiggestellt und das Arduino mit der RTC integriert. Die Stromversorgung läuft über den externen USB anschluss.

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Prototyp: Mechanische Iris

Wir wahren von der Funktionsweise einer Iris fasziniert und haben deshalb nach einer mechanischen variante einer solchen gesucht. Eine entsprechende Vorlage haben wir auf Instructables.com auch gefunden und umgesetzt Die mechanische IRIS ermöglicht es, stufenlos die Grösse eines Loches zu verstellen. Somit kann beispielsweise der Lichtdurchlass reguliert werden. Gefertigt wurde sie aus 3mm MDF mit dem Laser-Cutter.

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Inputs und Readings

Hier werden die einzelnen Inputs und Readings reflektiert.

Intro DIY

Urs und Marc gaben uns eine Einführung in die DIY-Prinzipien und die Szene darum, sowie auch einem Einblick in ihre eigenen Werdegänge. Ausserdem wurde uns erklärt, dass DIY nicht zwingend alleine geschehen muss, sondern dies durchaus in einem Team angegangen werden kann. Das Programm der Woche sowie die verschiedenen Gast-Mentoren wurden uns kurz vorgestellt. Weiter wurde uns Hackteria und die Geschichte der FabLabs nähergebracht.

Wiki Nutzung

Marc hat sich kurz vorgestellt und seine Geschichte und Herangehensweise zum Thema Medizintechnik-DIY erläutert. Weiter hat er uns erklärt wie ein Wiki korrekt genutzt wird und wie man Einträge erstellt und bearbeitet. Da alle von uns bereits Erfahrung haben mit Wikipedia ist uns das Konzept von Wikis nicht fern. Dementsprechend konnten wir uns schnell einen Überblick verschaffen zu den Funktionen und Möglichkeiten.

Vortrag Willi

Im ersten Teil teilte Willi Erfahrungen aus seinem Berufsleben mit uns. Insbesondere erzählte er uns von den neuen Regulierungen bezüglich der Freigabe von Medizinprodukten, wodurch der Weg von der Entwicklung zum Produkt auf dem Markt erschwert wird.

In einem zweiten Teil ging er auf seine Masterthesis ein, welche er im Gaudilab umsetzte. Darin ging es um die Kombination von 3D-Druck und EWOD.

SATW – Biotechnlogie für alle

Der DIY-Ansatz in der Biotechnologie ermöglicht es, jedem zu Hause mit einfachsten Mitteln Experimente oder sogar Teile eines Labors selbst nachzubauen. Da alles was gemacht wird auf gemeinsamen Plattformen, sowie auch Social Media veröffentlicht wird, verbreitet sich der Inhalt schnell und ist für jeden zugänglich. Diese günstigen Alternativen oder sogar Neuentdeckung bieten eine grosse Hoffnung für die medizinische Versorgung und Ausbildung in der dritten Welt. Einige befürchten jedoch auch eine Entwicklung in die negative Richtung, wie sie in Hollywood Filmen zu sehen ist. Die Fortschritte in der Biologie würden zum Erstellen einer biologischen Waffe benutzt werden. Dieses Szenario ist eher unwahrscheinlich darf aber nicht vernachlässigt werden.

Why toys make good medical devices

Jose Gomez-Marquez erklährt wie und warum er aus Spielzeug medizinische Geräte herstellt. Der entscheidende Grund warum er sich für Spielzeuge entschieden hat, ist die weltweite Verfügbarkeit davon, selbst wenn es sich um billige Kopien handelt. Jose geht so vor, dass er die Spielzeuge in Einzelteile zerlegt und mit Hilfe der einzelnen Mechanismen neue Geräte erstellt. Weiter meint er, dass Spielzeuge heute nicht mehr wie vor 20 Jahren nur ein Stück Plastik sind, sondern sie viel Technologie beinhalten. Von diesem Denkansatz kann man sicher auch noch in weiteren Bereichen als der Medizintechnik profitieren. So kann beispielsweise die Funktionsweise eines Spielzeugs als Inspiration für ein weitaus komplexeres System Vorbild sein und dieses eventuell vereinfachen, da Spielzeuge bewusst sehr einfach und rudimentär aufgebaut sind.

Simplicity: We know it when we see it

Im TED Talk "Simplicity: We know it when we see it" erläutert George Whitesides den Unterschied zwischen Einfachkeit und komplexität. Auch versucht er Einfachkeit zu definieren, was wenn man es sich selbst überlegt, garnicht so einfach ist. Er spricht im bezug auf einfachkeit vorallem die Medizinische versorgung und einrichtungen in Drittweltländern an. Dort wo solche einrichtungen eifach, günstig und sicher sein müssen, können nicht die extrem teuren Geräte eigesetzt werden welche wir benutzen. Aus diesem Grund hat er einen einfach Schnelltest für Blut oder Urin entwickelt, welcher aus einem 1x1 cm grosem Papierstück hergestellt werden kann. Das auswerten eines Solchen tests kann danach mittels einem Foto von einem Arzt gemacht werden, der nicht dort vor Ort sein muss.

Open Source Estrogen: Housewives Making Drugs - Mary Maggic

Mit den neusten Fortschritten in der Biologie könnte es in naher Zukunft möglich sein zu Hause selbstständig synthetisches Östrogen herzustellen. Dies würde Frauen helfen selbst mehr Kontrolle über ihren Körper zu erlangen und nicht von der Pharmaindustrie und staatlichen Regulierungen abhängig zu sein.

Skill Share

Beim Skill Share erarbeitet ein Team zusammen ein neues Themengebiet, welches sie interessiert. Der Moderator muss nicht unbedingt ein Experte in dem Gebiet sein. Wichtig ist die Vorbereitung und dass die Informationen vorhanden sind. So sind auch verschiedene Formen möglich um die neuen Skills zu erlangen. Von einer einfachen Präsentation, bis zu einer Themenrunde in der das Thema gemeinsam diskutiert wird, ist alles möglich.

Wir fassen hier kurz die von uns besuchten Skill Shares zusammen.

Unser Team hat die Moderation zum Thema 3D-Druck übernommen. DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus

3D-Druck

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Theorethische und praktische Einführung ins Thema 3D-Druck mit Wilhelm und Marco.

Witere Informationen zu unserem Skill Share finden Sie hier:

DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus

Dumpster Diving

Wir haben kurz die Bedeutung und die Möglichkeiten des Dumpster Divings diskutiert. Anschliessend hatten wir die Möglichkeit den Elektroschrott der Hochschule im Keller des Trakt 1 zu durchwühlen.

DIY-MedTech Dumspter Diving - Team Gaudi

Arduino Basics

Thomas gab uns eine Einführung anhand einem seiner Workshops. Wir lernten LEDs anzusteuern, einen Schalter zu implementieren und wie man einen Servo ansteueret. Alle nötigen Komponenten um dies auszuführen wurden uns zur Verfügung gestellt.

DIY-MedTech Arduino Basics - Team Tamberg

Anatomie

Es wurde eine Einführung in die makroskopische und mikroskopische Anatomie geben. Dies wurde am Beispiel von verschiedenen Muskeln und deren Aufbau sowie Ansteuerung dargestellt.

DIY-MedTech Anatomie - Team Fantastic Three

Fotografie

Die Funktion einer Spiegelreflexkamera und die möglichen Einstellungen wurden kurz an einer mitgebrachten Kamera vorgeführt. Welche Einstellungen was bewirken und einige Tipps dazu rundeten das Ganze ab.

DIY-MedTech Fotografie - Team Giraffe

Elektrophysiologie

Was bedeutet überhaupt Elektrophysiologie? Die Kommunikation der Neuronen mit anderen Körperzellen wurde kurz erläutert. Dieses Thema wurde dann am Beispiel EKG und dem Medizinprodukt Herzschrittmacher angeschaut.

DIY-MedTech Elektro-Physiologie - Team Iguana

Arduino programieren

Es wurde eine kurze Einführung zu Mikrocontroller generell gemacht, gefolgt von einer Erklärung des Arduino IDE und dessen Funktionsweise. Weiter wurde uns die Arduino Website gezeigt und gezeigt wo man wichtige Tipps und Infos finden kann.

DIY-MedTech Arduino Programmieren - Team Jay

Links

HSLU T&A

DIY-MedTech 3D Druck - Team Dr. Octopus