Difference between revisions of "Team Compañeros"

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Die Inputs zwischen den Hackzeiten waren sehr spannend und lehrreich! Wir hätten noch stundenlang zuhören können. Leider ist da der Konflikt mit der Zeit, denn durch die vielen Inputs blieb fast ein wenig knapp Zeit für die Hacks. So im Nachhinein muss unsere Gruppe auch eingestehen, dass wir uns zu wenig von anderen Gruppen (der letzten Jahre) haben inspirieren lassen und auf den Ideen aufgebaut haben, was ja eigentlich genau die Idee des Open Source ist. Wir sind da vielleicht ein bisschen zu sehr unseren eigenen Weg gegangen.
 
Die Inputs zwischen den Hackzeiten waren sehr spannend und lehrreich! Wir hätten noch stundenlang zuhören können. Leider ist da der Konflikt mit der Zeit, denn durch die vielen Inputs blieb fast ein wenig knapp Zeit für die Hacks. So im Nachhinein muss unsere Gruppe auch eingestehen, dass wir uns zu wenig von anderen Gruppen (der letzten Jahre) haben inspirieren lassen und auf den Ideen aufgebaut haben, was ja eigentlich genau die Idee des Open Source ist. Wir sind da vielleicht ein bisschen zu sehr unseren eigenen Weg gegangen.
 
Schwierig fanden wir auch, Corona bedingt, teilweise getrennt voneinander zu arbeiten. Obwohl wir viel Material nach Hause nehmen durften, fehlte viel Kleinmaterial wie genug Karton, Schrauben, Dioden, etc. So mussten wir improvisieren und vor allem die Zeit im Fablab gut nutzen.
 
Schwierig fanden wir auch, Corona bedingt, teilweise getrennt voneinander zu arbeiten. Obwohl wir viel Material nach Hause nehmen durften, fehlte viel Kleinmaterial wie genug Karton, Schrauben, Dioden, etc. So mussten wir improvisieren und vor allem die Zeit im Fablab gut nutzen.
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Hier könnt ihr noch die Powerpoint unserer Abschlusspräsentation anschauen:
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[[:File:Schlusspräsentation2.0.pptx]]
  
 
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Revision as of 10:25, 24 February 2021

Medizintechnik DIY

Das Modul verbindet Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen. Es wird viel Freiheit zum Experimentieren und Ausprobieren gelassen. In Skill-Share Sessions findet ein Austausch statt und es wird gelernt. Studierende entscheiden selbst an welchen kreativen Projekten sie in Teams arbeiten wollen. Dadurch wird das tiefere Verständnis von Medizintechnischen Geräten durch einen interdisziplinären und selbstgesteuerten Zugang gefördert. Es findet eine Einführung ins FabLab, Lasercutter, 3D Druck und Elektronik statt. Basierend auf verschiedenen elektrophysiologischen Messmodulen (EMG, EKG, EOG, EEG) entwickeln die Studierenden im Team innovative Produktideen. Erste Prototypen werden mit den Mitteln der Digitalen Fabrikation hergestellt und getestet.


Mitglieder des Teams Compañeros

Image0.jpg

Mitglieder:

  • Lüscher, Amanda
  • Steiger, David
  • Cortez, Manuel

Lüscher, Amanda

Medizintechnikstudentin, 24, letztes Semester

Amanda hat nach der gymansialen Maturität ein Studium in Medizintechnik angestrebt. Im ersten Semester hat sie parallel dazu ein Praktikum im Luzerner Kantonsspital absolviert. Sehr gerne vertreibt sie ihre Freizeit beim spörtlen, in der Natur oder beim Backen, und das alles am liebsten zusammen mit Freunden.

Steiger, David

Medizintechnikstudent, 27, letztes Semsester

David absolvierte eine Lehre als Elektroniker bei der Medizintechnik Firma Schiller AG in Baar, bevor er sich dafür entschied Medizintechnik an der Hochschule Luzern zu studieren. In seiner Freizeit treibt er gerne Sport und ist im Kraftraum oder auch auf der Joggingstrecke aufzufinden. Weiter interessiert er sich sehr für Geschichte und Politik und ist über das Weltgeschehen immer bestens informiert.

Cortez, Manuel

Maschinentechnikstudent, 28, letztes Semester

Manuel absolvierte vorerst eine Lehre als Elektriker, bevor er sich dafür entschied Maschinentechnik an der Hochschule Luzern zu studieren. Wenn er nicht gerade damit beschäftigt ist für die Schule zu pauken kann man ihn in den Bergen beim Wandern, oder im See beim schwimmen antreffen. Er ist ein geselliger Zeitgenosse der gerne einmal auf Reisen seine Perspektiven und Ansichten erweitert.

Wochenplan & Einrichtung Homelabs

Da die Blockwoche während der Coronazeit stattfand, sieht der Stundenplan etwas ungewöhnlich kompliziert aus.

Wochenplan.png

Grün Hybrid: Alle Teilnehmer sind in der Video Konferenz, 2 Teams vor Ort, 2 Teams vom HomeLab

Blau HomeLab: Ihr arbeitet Individuel vom HomeLab und sind im virtuellen 2D-FabLab

Orange FabLab: 2 Teams sind for Ort und wenn möglich auch im virtuellen 2D-FabLab

Hier sind zwei Beispiele, wie wir uns in unserem Homelab eingerichtet haben:

HomeLab Amanda.jpg HomeLab Dave.jpg

Einführungen

OpenSource

In der FabLab-Welt wird mit Open Source gearbeitet. Open Source bedeutet, dass der Aufbau einer bestimmten Arbeit offengelegt und frei für alle zur Verfügung ist. Die Vorteile sind der Zugriff auf Quellen, freie Ergänzungen, Veränderungen und wieder teilbare Dokumente sowie stärkere Zusammenarbeit. Unserer Meinung nach gibt es noch weitere entscheidende Vorteile. Da es nicht kommerziell ist und sich jeder das Wissen aneignen kann, können auch finanziell schlechter gestellte Menschen Zugriff darauf bekommen. Ausserdem kommt es zu einer viel schnelleren Entwicklung und mehr Fortschritt.

FabLab

Das Wort Fablab steht eigentlich für Fabrikationslabor. Das Konzept ist einfach. Überall auf der Welt gibt es Fablabs. Sie sind ausgestattet mit Maschinen und sind für jedermann und jedefrau zugänglich. So können schnell und einfach innovative Ideen umgesetzt werden und Prototypen entstehen! Im weltweiten Netzwerk werden Idee, Erfahrungen und Fragen ausgetauscht.

Lasercutter

Im Fablab Luzern steht ein AKJ-6090 Laser von Acctek. Beim Lasern werden Platten aus verschiedenen Materialien wie Holz, Karton, Plexiglas, Kunststoff, Leder und Stoffe mit einem Hochleistungslaser durchtrennt oder eingeritzt respektive graviert. Dabei können beliebige Formen und Geometrien gelasert werden. Der Laser arbeitet viel schneller als der 3D-Drucker, dafür einfach im 2D Bereich. Er eignet sich super für die Herstellung von Prototypen. Über ein Zeichnungsprogramm kann die Datei via Stick an den Laser übermittelt werden.

Unserer Gruppe gefiel, dass wir früh über den vorhandenen Laser und dessen Möglichkeiten eingeführt wurden. Wir bekamen die Einführung nach der Einführung des 3D-Druckers und somit beeindruckte uns die Geschwindigkeit umso mehr.

3D-Drucker

Im FabLab Luzern stehen 4 Ultimaker 3D-Drucker. Der Drucker funktioniert ganz einfach. Ein CAD-File der zu druckenden Teils wird auf die Speicherkarte geladen. Der PLA-Kunststoff auf einer Rolle wird einfädelt und an der Spitze auf ca. 220° C erhitzt. Ein Roboter fährt Punktgenau über die Oberfläche und druckt mit dem flüssigen Kunststoff Schicht für Schicht. Sobald der Kunststoff abkühlt wird er wieder hart und ein fertiges Objekt entsteht. Es ist zu beachten, dass Überlappungen oder Hinterschnitte nicht möglich sind oder man muss das Objekt drehen, sodass es zum Beispiel auf dem Kopf gedruckt wird. Ein 3D Drucker aus der Nähe zu sehen und auch herauszufinden, was machbar ist und was eher nicht, motivierte uns, von diesem tollen Gerät auch Gebrauch zu machen. Etwas enttäuscht sind wir von der Geschwindigkeit. Es ist uns natürlich bewusst, dass es ein momentan nicht änderbarer Faktor ist, aber das ist vielleicht auch ein Grund, nicht zu einem 3D-Drucker zu greifen.

Experimente

Wie schnelles Blinken kann das menschliche Auge noch erkennen?

Mit dem Arduino kann man mit wenig Aufwand bereits erste Tests durchführen. In einem ersten Schritt wurde ein Code geschrieben , um ein LED blinken zu lassen. Die LED wird jeweils abwechslungsweise HIGH und LOW geschalten, wobei die Gesamtperiodendauer aus den Delay-Zeiten zwischen den Zuständen berechnet werden kann:

Code

void setup() 

{  // put your setup code here, to run once:

pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop()

{  // put your main code here, to run repeatedly:

digitalWrite(13,HIGH);

delay(100);

digitalWrite(13,LOW);

delay(100);

}

Vorgehen

Wir haben für die Delay-Zeiten Werte von 100ms, 50ms, 20ms - 10ms ausprobiert und immer von Auge geschaut, ob wir noch ein Blinken erkennen können oder ein konstantes Brennen.

So sieht die einfache Schaltung aus:

LED AN AUS2.jpg

Berechnungen

Periodendauer T T=T_on+T_off

Frequenz F=1/T

Ergebnis

Wir haben festgestellt, dass zwischen 11ms und 12ms zwischen zwei Aufleuchten die Grenze für das menschliche Auge bedeutet. Rechnet man hierzu die Frequenz aus kommt man etwa auf 45 Herz, was etwas tiefer als unsere Netzfrequenz von 50 Herz ist. Laut Lehrbüchern und Anatomieunterricht hat das menschliche Auge eine Frequenz von ca. 60 Hz. Das liegt also sehr nahe bei unserem Experiment. Mit dieser Angabe können wir unser Experiment bestätigen.

Hack 0 - Muscle SpikerShield

Nach folgender Anleitung wurde im HomeLab das Muscle SpikeShield V2.11 gelötet.

https://backyardbrains.com/products/files/MuscleSpikerShield.v.2.11.BuildingInstructions.pdf

Muskelkontraktion mit LED & Ton darstellen

Elektroden Unterarm.jpg

Das zusammengelötete Muscle SpikerShield wird mit dem Arduino verkabelt. Beim Output wird ein Lautsprecher eingesteckt. Zwei Elektroden werden entlang des Unterarmmuskels angebracht und eine Elektrode auf dem Handrücken (siehe Bild rechts). Folgende Software wird auf dem Arduino installiert. Der Arm kann dann angespannt und wieder entspannt werden. Bei einer Anspannung leuchten jeweils die LED-Lämpchen auf dem Board und der Lautsprecher gibt ein kurzes Knistern vor sich.

Interessante Erkenntnis: Wir mussten den Stecker unserer nahe gelegenen Laptops ausziehen, sodass kein Rauschen/Störsignal aus dem Lautsprecher zu hören war.

Herzschlag mit LED & Ton darstellen

Alles wird genau gleich durchgespielt wie bei der Muskelkontraktion, es kann auch das Muscle SpikerShield verwendet werden. Die drei Elektroden werden aber auf dem Brustkorb wie ein EKG mit 3 Ableitungen angebracht; also je eine Elektrode direkt unter und über der linken Brust und eine Elektrode auf der gleichen Höhe wie die obere Elektrode aber auf der rechten Brust. Bei jedem Herzschlag tönte der Lautsprecher und die Lämpchen leuchteten auf. Unsere Erkenntnis: Dieselbe Software kann also auch für das Herz verwendet werden und nicht nur für Muskelanspannungen, wobei der Herzschlag ja auch eine Muskelkontraktion ist. Mit dem Puls zählen (wir kamen auf etwa 72Schläge/min) konnten wir das Ticken des Lautsprechers bestätigen.

Hack 1 - Lungenunterstützer

Hintergrund

Die Situation während Covid-19 Pandemie bewegte die Ganze Welt. Während in den "meisten" Hoch-Entwickelten Ländern relativ schnell Massnahmen ergriffen worden sind, wurde die Situation in diversen Teilen der Welt nicht sehr ernst genommen. Die Folgen für solche Fehlentscheidungen können tragisch sein und betreffen vor allem die ärmere Bevölkerung. Gefährlich ist das Virus vor allem dann, wenn es in die Lungen gelangt, weil es da zu einer Lungenentzündung kommen kann. Diese führt dann zur Einlagerung von Flüssigkeit im Lungengewebe, was zu akuter Atemnot führen kann.

Aktuelle Hilfsmittel

Um die Patienten mit akuten Atembeschwerden mit genügend Sauerstoff zu versorgen werden heutzutage in der Praxis oftmals teure Beatmungsgeräte eingesetzt. Unter anderem befinden sich bei diversen Betten auch Beatmungsbeutel für den Notfall-Einsatz. Die Beatmungsbeutel müssen von Hand komprimiert werden. Viele Menschen auf der Welt haben diesen Zugang jedoch nicht und genau da kann man mit DIY Tools etwas bewirken.

Hack1-a.jpg

Unsere Idee

In der kurzen Zeit einer Woche kann man keine fertigen Konzepte für solch komplexe Problemstellungen erarbeiten. Wir haben jedoch versucht das Problem mit der Beatmung aus einem Kosten Aspekt anzugehen. Wir haben somit ein DIY Konzept erstellt, welches mithilfe eines Arduino Unos und einem sogenannten Muscle Shield in der Lage ist über gemessene Hirnströme einen Servomotor zu steuern. Wir hoffen, dass in Zukunft vielleicht weitere Teams Interesse an diesem Vorhaben zeigen und es vielleicht sogar weiterentwickeln werden.

Funktion

Es werden ganz nach dem Prinzip vom Hack0 Elektroden an den Körper befestigt, welche die Signale an das Muscle Shield weiterleiten. Das Muscle Shield filtert dann diverse unbrauchbare Signale raus und verarbeitet diese nach den Vorgaben des Codes weiter. In unserem Fall werden die Signale dazu verwendet einen Servo anzusteuern. Je nach Dauer und höhe der Amplitude stellt sich dabei ein bestimmter Winkel beim Servo ein. Auf diese Weise kann man einen Motor in eine bestimmte Position bewegen.

Hack1-b.JPG

Outcome

Hack 1 Lungenunterstützer, Klicken für Video

Mit dieser Arbeit konnten wir einen ersten vereinfachten Funktionsnachweis erstellen. Für den Einsatz im Medizinischen Bereich jedoch muss noch vieles getan werden.

Hack 2 - Verbandaufroller - nur Idee

Die Idee ist mit einem Gleichstrommotor den Aufroller anzusteuern, sodass dann per Knopfdruck ein Verband automatisch aufgerollt werden kann.

Das ist der Code für den Gleichstrommotor:

void setup()

{

pinMode(13, OUTPUT); // Pin 13 soll ein Ausgang sein

}

void loop() // Wird vom Arduino immer wiederholt

{

digitalWrite(13, HIGH); // Schaltet Pin 13 und damit den Motor ein 

}

Hier sind für den automatischen Verbandaufroller zwei 3D gedruckte Teile sichtbar. Die Halterung wurde online gefunden und somit konnte die Zeichnung für die Teile übernommen werden.

Verbandaufroller.jpg

Share night

eigene Skills: Origami

siehe dir dazu unsere Wikiseite an: Team Compañeros - Skillshare Origami

Besuchte Share nights

Fixleintuch falten

Im Workshop Fixleintuch falten wurde uns eine super Methode beigebracht, sodass wir das Fixleintuch künftig nicht zusammengeknüllt irgendwie in den Schrank räumen, sondern sauber gefaltet und ohne dass es auseinander fällt. Es hat Spass gemacht, online mit der Kamera einander gegenseitig zu helfen. Endlich müssen ein paar Nervenfasern weniger strapaziert werden und wir brauchen etwas weniger Zeit bei einer Hausarbeitstätigkeit.

Autonomes Nervensystem und das Hören in der Medizin

Bei Christian lernten wird verschiedene Töne von inneren Organen kennen und wie man sie einfach mit einem gefüllten Latexhandschuh, einem Pfannendeckel, einem Tuch etc. imitieren kann. Er zeigte uns zum Beispiel ein Gluggern, was man bei der Lunge hören kann, welches dann auf Wasser auf der Lunge hindeutet. Super spannend solche verschiedene Töne einfach darzustellen und zu hören! Siehe dazu sein Wiki: MedTechDIY20 Autonomes Nervensystem und das Hören in der Medizin

Schach

In diesem Workshop wurden unteranderem die Grundlagen des Schachspielens genauer betrachtet. Zu demonstrationszwecken verwendeten sie hierfür ein Onlinetool (siehe chess.com). Interessanter wurde es unter anderem nachdem sie uns erste Taktische Züge beibrachten, so wie der Schutz des Königs mithilfe einer sogenannten Rochade. Für alle die interessiert sind sich etwas eingehender mit diesem Thema zu beschäftigen ist hier ein Link ([1]) welcher zur Skillshare-Seite führt.

Reflexion der Woche

Die Woche Medizintechnik DIY hat uns sehr gefallen. Es ist toll, dass man einfach mal ein bisschen experimentieren und von anderen lernen kann. Zusätzlich finden wir spannend, was für verschiedene Welten aufeinandertreffen, um dann interdisziplinär miteinander zu hacken. Die ShareNight hat uns gezeigt, dass es schön ist, Wissen weiter zu geben und mal von etwas zu lernen, dass wir gar nicht kennen. Dies wollen wir auch in unserem Leben nebst dem Studium vermehrt anwenden und merken, dass es nicht immer um finanziellen Erfolg und Prestige geht, Stichwort Open Source. Das Kreieren der Wikiseite hat unser Wissen erweitert, auf jeden Fall bei denen, die es noch nicht kannten. Wir haben gelernt, was ein Fablab ist und die Idee dahinter fasziniert uns. Wer weiss, vielleicht besuchen wir mal ein Fablab in Italien, Polen oder Canada? Die Inputs zwischen den Hackzeiten waren sehr spannend und lehrreich! Wir hätten noch stundenlang zuhören können. Leider ist da der Konflikt mit der Zeit, denn durch die vielen Inputs blieb fast ein wenig knapp Zeit für die Hacks. So im Nachhinein muss unsere Gruppe auch eingestehen, dass wir uns zu wenig von anderen Gruppen (der letzten Jahre) haben inspirieren lassen und auf den Ideen aufgebaut haben, was ja eigentlich genau die Idee des Open Source ist. Wir sind da vielleicht ein bisschen zu sehr unseren eigenen Weg gegangen. Schwierig fanden wir auch, Corona bedingt, teilweise getrennt voneinander zu arbeiten. Obwohl wir viel Material nach Hause nehmen durften, fehlte viel Kleinmaterial wie genug Karton, Schrauben, Dioden, etc. So mussten wir improvisieren und vor allem die Zeit im Fablab gut nutzen.

Hier könnt ihr noch die Powerpoint unserer Abschlusspräsentation anschauen: File:Schlusspräsentation2.0.pptx