Team Alpha
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Contents
Einleitung
MEDTECH DIY Blockwoche
Herzlich willkommen auf der offiziellen Seite von Team Alpha. Im Rahmen der Blockwoche Medizintechnik DIY wurde das Projektteam Alpha gegründet. Die Blockwoche wurde vom 11. bis 16 September 2023 an der Hochschule Luzern Technik & Architektur im FabLab durchgeführt. Ziel dieser Blockwoche ist es, den Studierenden die Schnittstelle zwischen Technik und Medizin näher zu bringen, indem sie selber Prototyps für medizinische Geräte entwickeln und testen. Dazu wurden von den Blockwochenleiter vorläufig immer ein Input gehalten, wie sich die Teams ihren Zielen annähern können. In diesen Inputs wurde unter anderem aufgezeigt wie man lötet, wie das Andurino angewendet wird und die 3D Drucker funktionieren. Ende Woche wurden dann die Prototypen den anderen Gruppen in einer Präsentation vorgestellt.
FabLab
Das FabLab ist an der Hochschule Technik & Architektur in Horw angesiedelt und ist für alle zugänglich. Zu Beginn benötigt es allerdings eine Einführung durch das Fachpersonal. Das FabLab gibt es jedoch nicht nur in Luzern, sondern auf der ganzen Welt. Das Ziel der FabLabs ist es, Privatpersonen eine Möglichkeit zu geben, wo sie an modernen Fertigungsanlagen arbeiten können. Weitere Informationen findet man unter: https://fablab-luzern.ch/
Es sind folgende Geräte vorhanden:
- Laser Cutter vom Typ AKJ-6090 von Acctek
- 3D-Drucker Ultimaker2+
- CNC - Maschine
- Fräsen
Ebenso ist das FabLab mit einer grossen Auswahl an Werkzeug ausgestattet.
DIY
DIY steht für "DO IT YOURSELF". Der Grundgedanke ist, Dinge mit einfachen und grundlegenden Mitteln selber herzustellen. DIY ist im Heimwerker Bereich stark verbreitet. DIY ist jedoch nicht auf einfache Nachttischmöbel und Gartenhäuser limitiert. Man kann auch komplexe Geräte und Installationen selbst herstellen, wie zum Beispiel für die Medizintechnik. Einige Beispiele dazu lassen sich in diesem Wiki finden.
Programm
Informationen findet man unter Schedule auf: https://www.hackteria.org/wiki/Medizintechnik_DIY#Schedule
Mitglieder
Das Team Alpha besteht aus folgenden Studierenden:
Lukas Schnyder
Lukas Schnyder hat seine Lehre als Polymechaniker 2019 abgeschlossen. Aktuell studiert er im 7. Semester des Studiengangs Maschinentechnik.
Marco Gross
Marco Gross hat seine Lehre als Polymechaniker 2015 abgeschlossen und arbeitete anschliessend als Motorradmechaniker. Aktuell studiert er im 7. Semester des Studiengangs Wirtschaftsingenieur.
Nicola Fellmann
Nicola Fellmann hat seine Lehre als Gebäudetechnikplaner 2018 abgeschlossen und arbeitete anschliessend als Sachbearbeiter. Aktuell studiert er im 7. Semester des Studiengangs Medizintechnik.
Arbeitsjournal
Tag 1
Die Blockwoche Medtech DIY begann mit einem Rundgang im FabLab der HSLU. Marc Dusseiller, der Dozent und Leiter der Blockwoche, konnte den Teams einen ersten Überblick über das FabLab verschaffen. Anschliessend durfte sich jeder Teilnehmer kurz Vorstellen. Der Morgen schloss Marc mit einer Präsentation über seine bisherigen, sehr spannenden Projekte ab. Am Nachmittag präsentierte Lina Lopez einige Ihrer Projekte im Bereich des "Bio-Hacking". Linas ist Technologie und Kreativ-Consultant aus Sao Paolo. Die spannenden und eindrücklichen Arbeiten von Lina ragten von implantierten Chips bis zu Gehirnwellenmessungen ihrer neugeborenen Tochter. Gegen Ende des ersten Tages konnten die Teams erste Erfahrungen mit dem Löten sowie dem programmieren des Arduinos gewinnen.
Tag 2
Der zweite Tag begann mit mit einer weiteren Vorstellungsrunde. Die Teams konnten sich gegenseitig zeigen, was sie schon mit dem Arduino konstruiert und programmiert haben. Einige Teams konnten bereits LED's ansteuern oder den Widerstand der Haut messen. Das Team Alpha musste sich noch etwas mit dem Arduino zurechtfinden und einarbeiten. Zur Unterstützung der Teams wurde "Shih Wei Chieh" (er stellte sich als "Abao" vor) aus Taiwan eingeladen. Abao ist DIY Laser Enthusiast, Material & Textil-Tüftler. Seine Expertise wird den Teams sicherlich von grossem Nutzen sein. Durch die Hilfe von Abao konnte sich auch das Team Alpha in die Arduino Welt einarbeiten. Nun startete das Team Alpha mit dem "Hack 0". "Hack 0" bezieht sich auf die ersten Versuche und Experimente. Der erste Versuch mit dem Arduino war ein einfacher Aufbau mit einer LED, welche durch ein Programm angesteuert werden konnte.
Zusätzlich wollte das Team einen Aufbau konstruieren, um den Widerstand der Haut zu messen. Das Programm wurde mit der folgenden Anleitung aufgebaut:
Mit der Hilfe von Abao konnte das Team den Aufbau erfolgreich umsetzen.
Am Nachmittag widmete sich das Team Alpha dem Bauteil BioAMP und dem "Bio Hacking". Das Bauteil verstärkt sehr kleine Signale, damit diese weiter verwendet werden können. Als erstes wurde der BioAMP mit Kabel verlötet, damit der BioAMP mit einem Körperteil und dem Arduino verbunden werden kann.
Anschliessend konnte das Team durch eine Videoanleitung das Setup erstellen und damit experimentieren. Die Videoanleitung kann unter dem folgenden Link aufgerufen werden:
https://www.youtube.com/watch?v=QzZh243-Ac8&ab_channel=UpsideDownLabs
Dem Team Alpha ist es gelungen, diverse Bewegungen in elektrische Signale umzuwandeln und diese am Computer anzeigen zu lassen. Kopfbewegungen, Blinzeln und Augenbewegungen wurden erfolgreich registriert und ausgegeben.
Nun wollte das Team einen Servomotor durch Muskelkontraktionen ansteuern. Das Team hat dazu ein bereits erstelltes Setup übernommen und angepasst.
Das Setup ist auf dem folgenden Link ersichtlich:
https://www.hackteria.org/wiki/Team_Amigo#Hack_1
Das Ergebnis der Experimente ist in folgendem "gif" ersichtlich:
Am Ende des Tages durften die Teilnehmer eine Einführung in die Maschinen des FabLabs geniessen. Insbesondere die 3D Drucker und die Lasercutter wurden den Teilnehmern nähergebracht. Zum Abschluss des Tages genossen die Teilnehmer eine Präsentation und eine musikalische Show von Abao, begleitet durch ein köstliches Apero gesponsert von Marc. Herzlichen Dank!
Tag 3
Der dritte Tag begann mit Gruppendiskussionen für den "Hack 1". Das Team Alpha besprach diverse Optionen, mit welchen das Team ihr erstes Projekt gestalten könnte. Grundsätzlich soll es das Thema "BioHacking" tangieren. Das Team hat sich zur Aufgabe gemacht, Muskelkontraktionen in Signale umzuwandeln. Diese Signale sollen anschliessend Töne beeinflussen und ausgeben. Das Team experimentierte zusätzlich mit Hirnwellenmessungen (EEG). Da die Hirnwellen aber sehr schwach sind, ist es extrem schwierig, diese zu erkennen bzw. zu messen. Zusätzlich beeinflusst der vorhandene Elektrosmog die Messungen. Daher hat sich das Team Alpha dazu entschieden, die Muskelkontraktionen für die eingehenden Signale zu nutzen. Erste Experimente zur Erkennung der Muskelkontraktionen wurden bereits erfolgreich durchgeführt.
Für die Tonausgabe nutzt das Team Alpha zwei Lautsprecher. Diese wurden vorbereitet, damit sie mit dem Arduino verbunden werden können.
Damit der Prototyp nicht an einem Computer angeschlossen werden muss, werden Batterien für die Stromversorgung genutzt.
Durch intensive Recherche auf hackteria.org wurde das Team auf die folgenden Einträge aufmerksam:
https://www.hackteria.org/wiki/Team_GUSTAV#Muscle_SpikerShield_DIY_v2.11
https://www.hackteria.org/wiki/Team_GUSTAV#Experiment_3:_Durch_Muskelkontraktion_T.C3.B6ne_erzeugen
Diese Einträge führten auf die folgende Anleitung für die Realisierung des Projekts:
https://backyardbrains.com/experiments/music
Mit der Hilfe dieser Anleitung konnte das Team die Konzeption für das Projekt ausarbeiten und damit experimentieren. Die Funktion wurde erfolgreich getestet:
Das Arduino, die Lautsprecher, die Kabel und die Batterien finden in einer Box ihren Platz. Die Grundform der Box wurde von der Webseite Makercase heruntergeladen. Der folgende Link führt zu der Grundform:
https://en.makercase.com/#/basicbox
Anschliessend wurde die Grundform im Lasercutter Programm "RD Works V8" bearbeitet, damit alle elektronischen Komponenten eingebaut werden können.
Damit sich die Box einfach öffnen lässt, wurde auf dem Deckel ein Knauf montiert. Der Knauf wurde mit dem 3D-Druckverfahren gedruckt. Die Datei dafür wurde von der Webseite "thingiverse.com" heruntergeladen.
Die Box wurde gelasert, die Komponenten eingebaut und der Programmcode auf das Arduino geladen. Selbstverständlich wurden immer wieder Tests durchgeführt. Damit wurde sichergestellt, damit alle Komponenten vor der Montage einwandfrei funktionieren.
Da der "Hack 1" mit Batterien betrieben wird, musste sichergestellt werden, dass die Box ausgeschaltet werden kann. Das Team Alpha hat dazu einen Schalter im Gehäuse eingebaut, womit die Stromversorgung unterbrochen werden kann.
Der fertige "Hack 1" ist funktionsfähig und kann Muskelkontraktionen erkennen und damit die Töne je nach Modus verschnellern, verlangsamen und erhöhen. Dies kann zum Beispiel in der Physiotherapie nützlich sein, wobei man diverse Übungen und Muskelbelastungen überprüfen kann. Soll eine Übung gleichmässig ausgeführt werden, kann man durch die akustischen Signale überprüfen, ob die Belastung gleichbleibend ist.
Der fertige "Hack 1" ist auf dem folgenden Bild ersichtlich:
Mit dem Abschluss des "Hack 1" geht der dritte Tag zu Ende.
Tag 4
Der vierte Tag dreht sich um das Skills-Sharing. Diverse Themen wurden von den Gruppen vorbereitet, um den Teilnehmern ihre Skills zu zeigen und diese weiterzugeben. Das Team Alpha durfte zu Beginn in die Schachwelt eintauchen. Die Gruppe Capybara leitete diesen Teil. Als erstes konnten die Teilnehmer die Grundregeln lernen. Anschliessend wurde eine vergangene Schachpartie analysiert und zum Schluss durften die Teilnehmer eine eigene Partie spielen. Herzlichen Dank an das Team Capybara für die wertvollen Inputs und Erklärungen!
Das Team Alpha hat den anderen Gruppen die kubanische Rum- und Zigarrenkultur näher gebracht, denn nach intensiven und anstrengenen Arbeitstagen darf die geistige und körperliche Erholung nicht zu kurz kommen. Als erstes wurde der klassische Mojito vorgestellt.
Mojito
Zutaten
- Mineralwasser mit Kohlensäure
- Crushed Ice
- Limette
- Rohzucker
- Pfefferminze
- Havana Club Rum (hell)
Zubereitung
- In ein hohes Glas 1 EL Rohzucker
- 3-4 Limettenschnitze
- 3-4 Blätter Pfefferminze
- Alles gut Mörsern
- 4 cl Rum
- Mit crushed Ice auffüllen
- Kohlensäurewasser auffüllen
- Mit einem Strohhalm alles gut vermischen
- Anstossen mit "Salud!"
Geschichte
Der Ursprung des Mojitos ist auf Kuba zu finden und geht bis ins 16. Jahrhundert zurück. Es wird gesagt, dass der Mojito ursprünglich als Medizin erfunden wurde, um gegen Malaria und Skorbut zu helfen, und dass der Cocktail von den spanischen Eroberern, die Kuba besetzten, konsumiert wurde. Der Mojito, wie wir ihn heute kennen, wurde jedoch erst im 19. Jahrhundert populär. In dieser Zeit wurden auf Kuba viele Zuckerrohrplantagen angelegt und es gab eine große Nachfrage nach Rum. Es wird angenommen, dass die Bauern und Arbeiter auf den Plantagen den Mojito als erfrischendes Getränk während ihrer Arbeit tranken.
Mojito Basil
Zusätzlich kann der Mojito auch noch mit Basilikum zubereitet werden, dazu werden zu den Pfefferminzblätter noch ca. 3-5 Basilikumblätter hinzugegeben.
Cuba Libre
Zutaten
- Coca Cola
- Limettensaft
- Limette
- Havana Club Rum (Hell/Dunkel)
Zubereitung
- In ein hohes Glas 4 cl Rum
- Eiswürfel
- Mit Cocacola auffüllen
- 2-3 Limettenscheiben
- spritzer Limettensaft
- Salud!
Geschichte
Im Jahr 1900 mixte der amerikanische Soldat Russel in der American Bar in Havanna den Drink der Kubaner mit dem der Amerikaner: BACARDÍ Gold mit frischen Limetten und Coca-Cola. Als Trinkspruch zu seinem neu geschaffenen Drink wählte er den Schlachtruf der Mambí-Guerilla: „¡Por Cuba libre!“ („Auf ein freies Kuba!“) und alle stimmten in seinen Toast mit ein. Nach der Revolution unter Fidel Castro verhängten die USA ein weitreichendes Wirtschaftsembargo gegen Kuba, was auch den Import der US-amerikanischen Marken Coca-Cola und Pepsi verbot. In der Folge entstanden die eigenen kubanischen Cola-Marken „TropiCola“, „tuKola“ und „FiestaCola“. Sowohl unter der kubanischen Bevölkerung als auch im Tourismusbereich hat sich tuKola als führende Cola-Marke etabliert. Die anderen Marken spielen nur noch eine untergeordnete Rolle.
Herstellung Rum
Kubanischer Rum wird aus kubanischer Melasse hergestellt, die ein Nebenprodukt der Zuckerraffination ist. Obwohl Zuckerrohr in etwa 80 Ländern auf der ganzen Welt angebaut wird, ist allgemein anerkannt, dass die Karibik das beste Zuckerrohr produziert, weil die Bedingungen für seinen Anbau ideal sind. Tatsächlich sind Kubas Boden und Klima perfekt für den Anbau von Zuckerrohr. Die bei der Raffination anfallende Melasse wird zu Aguardiente (einer Flüssigkeit mit 75% Alkohol) destilliert, die dann in Eichenfässern reift, bevor sie mit Rohralkohol vermischt wird und dann erneut reift, um den in der ganzen Welt so beliebten Rum herzustellen. Wie bei allen Rumsorten gibt es verschiedene Typen, je nach Alter und je nachdem, ob sie weiß oder dunkel sind. Junger weißer Rum ist in der Regel weich und geschmeidig (perfekt für Cocktails) während dunkler, älterer Rum oft einen außergewöhnlichen Geschmack hat und gerne pur genossen wird.
Zigarren
Die Produktionsschritte des Zigarrenrollens sind unzählig. Bis zu 300 verschiedene Stationen muss eine Zigarre durchlaufen, bis sie ihren typischen Charakter erhält. Besonders ist außerdem, dass fast nichts davon maschinell ablaufen kann. Eine Zigarre aus Kuba ist somit quasi immer handgerollt. Zunächst muss jedes einzelne Blatt von der Pflanze gezupft werden. Diese Blätter werden dann getrocknet und fermentiert. Dies kann bis zu acht Monate in Anspruch nehmen. Daraufhin werden die fermentierten Tabakblätter in ein Umblatt gerollt, welches schlussendlich von einem Deckblatt umschlossen wird. Nun tauchen zwei weitere Worte auf, die speziell für die Zigarrenherstellung gebraucht werden: Torcadores (Zigarrendreher) und Lectores (Vorleser). Nun kann man sich einfach Etwas unter dem ersten Begriff vorstellen. Die Zigarre wird gerollt- klar, dass es dafür einen Arbeitsplatz geben muss. Was jedoch macht ein Vorleser in einer Zigarrenfabrik? Die Antwort auf diese Frage mag den einen oder anderen zum schmunzeln bringen. Denn wahrhaftig sitzt ein Vorleser im Arbeitsraum der Torcadores und liest den Arbeitern sowohl Tageszeitungen, als auch Weltliteratur vor. Hierdurch werden sie nicht nur bei ihrer monotonen Arbeit unterhalten, sondern gelangen zusätzlich in den Genuss von politischer und literarischer Bildung. Somit hat das Vorlesen gleich zwei gute Gründe, die diese Tradition trotz Radio und anderer Medien am Leben halten.
Rum Old Fashioned
Da Zigarren gerne mit einem guten Rum genossen werden, gibt es hier noch ein Rezept für einen Rum Old Fashiond um das Genusserlebnis auf die Spitze zu treiben.
Zutaten
- Dunkler Rum (z.B. Havana Club 7 oder Diplomatico)
- Heller Rohrzucker
- Aromatic Bitter
- Eis
- Orangenzeste
Zubereitung
- Ein ein tiefes Glas 1 TL heller Rohzucker
- 2 Schuss Aromatic Bitter vermengen
- 5 cl Rum
- Eiswürfel dazu und 20 Sekunden abkühlen lassen
- Mit Orangenzeste garnieren
- Salus!
Start Hack 2
Gegen Ende des vierten Tages widmete sich das Team Alpha dem "Hack 2". Das Team Alpha beschloss nach intensiven Diskussionen, sich dem Thema SmartHome zu widmen. Insbesondere die Türverriegelung soll Bestandteil des Hack 2 sein. Dazu soll auf einem Tastenfeld einen Code zum Ver- und Entriegeln eingegeben werden können. Ausserdem sollen entsprechende Aktionen auf einem Display ausgegeben werden. Die Türverriegelung geschieht mit einem Servomotor, welcher die entsprechenden Positionen zum Ver- und Entriegeln anfahren kann.
Der Grundsätzliche Aufbau und die Instruktionen wurden dem folgenden Link entnommen:
https://projecthub.arduino.cc/jayesh_nawani/door-lock-system-with-arduino-54d18a
Die Komplexität dieses Projektes war sehr hoch und das Team Alpha musste einige Male intensive Recherche betreiben, um Wissenslücken zu füllen.
Das Team Alpha musste sich nach einem Fehlschlag nach weiteren Möglichkeiten umschauen. Dabei ist das Team Alpha auf die folgende Anleitung gestossen:
https://dronebotworkshop.com/keypads-arduino/
Dieses Projekt soll durch eine einfachere Bauweise nach dem gleichen Prinzip funktionieren.
Die Bauteile wurden vorbereitet, verlötet, verbunden und getestet.
Das Konzept funktioniert!!
Der nächste Schritt ist das Entwickeln des Designs für den Prototypen.
Der vierte Tag war spannend und die Gruppe Alpha hat sehr viel gelernt. Nicht nur im Bereich der Technik, sondern auch von den Skills der anderen Gruppen konnte das Team Alpha viel mitnehmen.
Herzlichen Dank!!
Tag 5
Am letzten Tag der Blockwoche MEDTECH_DIY drehte sich alles um den Hack 2. Das Team Alpha widmete sich zu Beginn nochmals dem Konzept. Einige Anpassungen wurden vorgenommen und das System wurde mehrmals getestet.
Nun konnte das Team Alpha mit dem Design des Prototyps beginnen. Der Prototyp soll ein kleines Smart-Home sein. Die Grundform wurde von der Webseite boxes.py heruntergeladen und auf dem Lasercutter gelasert.
Anschliessend wurde der Prototyp aufgebaut. Zusätzlich wurde entschieden, dass beim Öffnen der Türe ein Licht aufleuchten soll. Dazu hat das Team einen LED-Ring in den Prototypen eingebaut und den Programmcode erweitert.
Das Tastenfeld wurde durch eine gelaserte MDF-Platte abgedeckt und die Tasten beschriftet.
Im nächsten Schritt wurden die restlichen Komponenten des Prototyps montiert und das System getestet.
Auf der folgenden ".gif" Datei kann man die Funktionsweise beobachten. Dazu bitte einfach auf das Bild klicken:
Zuletzt wurde das Smart-Home komplettiert. Der fertige Hack 2 ist auf dem folgenden Bild zu sehen:
Das Team Alpha konnte mit dem Hack 2 die gelernten Skills der Blockwoche anwenden und hatte grossen Spass beim Experimentieren und "Tüfteln".
Am nächsten Tag durften die Teams ihre Arbeiten am Hack 2 präsentieren. Es war beeindruckend, was die Teams in dieser kurzen Zeit erreicht haben.
Die Blockwoche war ein voller Erfolg und das Team Alpha konnte sehr viel neues lernen, viel ausprobieren und ihren Horizont erweitern.
Herzlichen Dank an die Fachpersonen vom FabLab Luzern, welche uns jederzeit mit Rat und Tat zur Seite standen. Ein besonderer Dank geht an den Dozenten und Leiter der Blockwoche Marc Dusseiller. Seine Expertise und seine lockere sowie erfinderische Art machte die Blockwoche zu einer einzigartigen Erfahrung.
