Team GUSTAV

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Abstract -Manuel

In der Blockwoche Medizintechnik DIY wird der Do It Yourself (DIY) Ansatz auf verschiedene Bereich der Medizintechnik angewandt. Dabei gilt es mit einfachen Mitteln teils komplexe Sachverhalte und Geräte selber nachzuvollziehen und zu bauen. Der Themenbereich beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Medizintechnik. Auch eigene Ideen können während der Blockwoche verfolgt werden und in der Gruppe entwickelt werden. Die Teilnehmer der Medizintechnik DIY Blockwoche werden in Gruppen mit 3-4 Studenten eingeteilt. Durch die interdisziplinäre Zusammensetzung der Gruppen, ist für ein breites Fachwissen gesorgt und die Gruppenmitglieder können sich gegenseitig ergänzen. Die ersten Experimente wurden mit den Bausätzen von Backyardbrains durchgeführt. Dabei werden Körperfunktionen gemessen und mit einem Ardunio und der entsprechenden Erweiterung verarbeitet. Die verarbeiteten Signale können visualisiert, vertont oder weiter verarbeitet werden. So kann man die Stärke von Muskelkontraktionen durch LEDs anzeigen oder ein EKG des Herzens messen. Durch Skillshares wird das grosse Wissen der Teilnehmer untereinander geteilt. Dadurch bildet man sich in vielen Bereichen weiter und man beschränkt sich nicht auf ein Fachgebiet. So lernten wir in der Blockwoche viel neue "Skills". Wie z.B "Fisch ausnehmen", "LaTeX", "Body-fluids", "Ski wachsen", "Human-Computer-Interface" usw.

Mit den neu erlernten Fähigkeiten und den vorhandenen Materialien haben wir unser ersten Prototyp, einen Flaschenöffner, hergestellt. Auf die Idee brachten uns die ersten Experimente mit dem messen der Muskelkontraktionen. Denn Menschen mit motorischen Einschränkungen der Hände haben oft Probleme einen Deckel abzuschrauben. Dies wollten wir mit unserem Flaschenöffner erleichtern.

Nach einer Dumpster-Diving-Session kam uns die Idee für den zweiten Prototyp. Wir fanden dabei eine LED, bei der man die Farbe mit einem kapazitiven Sensor verstellen kann. Das Prinzip mit dem kapazitiven Sensor führten wir weiter und bauten ein Keyboard, welches die Töne einer chromatischen Tonleiter wiedergeben kann. Aus aktuellem Anlass entstand daraus unser "Fasnachtswagen", "Playstation-UNO".

Team -Manuel

Das Team GUSTAV setzt sich aus den Mitgliedern Ivan Kolenda, Silvan Rösli und Manuel Bienz zusammen. Wir gründeten unser Team im Rahmen der Blockwoche DIY - Medizintechnik. Durch die unterschiedlichen Studienrichtungen ergänzen wir uns in unserem Wissen (oder Unwissen?). Ivan Kolenda studiert Wirtschaftsingenieur, Silvan Rösli Maschinentechnik und Manuel Bienz Medizintechnik. Die Inspiration für die Versuche und die Projekte erfolgte gegenseitig und wir konnten diese gemeinsam weiter entwickeln.


Mitglieder:

Einleitung - Ivan

Kurzbeschrieb MedTech DIY

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. (Modulbeschrieb HSLU, 2017)

Aus der Sicht von Team Gustav wird noch ein weiterer Grundgedanke zur Kurzbeschreibung ergänzt: Die Blockwoche wird vorallem durch die besondere interdisziplinären und selbstständigen Arbeitsweise charakterisiert. Im Mittelpunkt stand der "Flow". Dies beschreibt den Zustand von absoluter zufriedenheit und des Glücks. Während der Woche kam unsere Gruppe mehrmals in so einen Flow, was die Woche sehr besonders und interessant gestaltet hat.

Location FabLab

Die Blockwoche wurde mehrheitlich im FabLab Luzern durchgeführt und zusätzlich in diversen weiteren Räume der HSLU. Das FabLab gehört zu einem globalen Netzwerk von lokalen Labs, in denen der Erfindergeist gefördert wird. Diese Labs unterstützen den "Do it your selfe" Gedanken und bieten zahlreiche moderne Herstellungsmaschinen wie Laserprinter und 3D-Drucker zur verfügung. Der Ursprung solcher Einrichtungen findet sich beim MIT - Massachusetts Institute of Technology. Dort wurden die ersten Maker-spaces für die freie Forschung geschaffen.

Während der Blockwoche konnte jede Person ihren eigenen Arbeitsplatz im FabLab finden bzw. zusammenstellen. Im Verlauf der Woche blieben alle Studenten nicht statisch an ihrem Platz sitzen, sondern wechselten dynamisch ihre Plätze, um optimal an ihren Projekten zu arbeiten oder Wissen zu teilen.

Zielsetzung

Fachkompetenzen: Kreative Produktideen sollen an der Schnittstelle von Technik und Medizin umgesetzt werden. Dazu werden die Möglichkeiten der digitalen Fabrikation kennengelernt und eingesetzt. Das Wissen im Bereich der elektrophysiologischen Messmethoden wird angeeignet oder vertieft. Die notwendigen Informationen dazu werden selbstständig recherchiert, dokumentiert und ausgewertet.

Methodenkompetenzen: Die Studierenden sind fähig, in Ideenentwicklungsprozessen zu arbeiten. Die Aufgaben werden innerhalb des Kreativprozesses selbstständig oder in der Gruppe erarbeitet. Es ist wichtig, dass Bedürfnisse und technische Problemstellungen erkannt und bearbeitet werden können. Dazu gehört das erkennen der Zusammenhänge zwischen der menschlichen Anatomie/Physiologie und der Technik.

Sozialkompetenzen: Die konkreten Lerninhalte werden von den Studierenden selbstständig erarbeitet und vertieft. Jedes Teammitglied übernimmt Selbst- und Fremdverantwortung. Die Prozesse der Entscheidungsfindung sind im Team effizient und konstruktiv zu gestalten. Schlussendlich ist es wichtig, dass die erarbeiteten Grundlagen und Konzepte verständliche kommuniziert werden.


Referenz: Medizintechnik DIY

Grundlagen

Hackteria

Hackteria ist eine Webplattform und eine Sammlung von Open Source biologischen Kunstprojekten, die von Andy Gracie, Marc Dusseiller und Yashas Shetty initiiert wurde. Laut ihrer Website ist das Ziel des Projekts die Entwicklung einer reichhaltigen Wiki-basierten Web-Ressource für Leute, die an Projekten interessiert sind oder Projekte entwickeln, die Bioart, Open Source Software/Open Source Hardware, DIY Biologie, Kunst/Wissenschaftliche Kooperationen und elektronische Experimente beinhalten.

Backyard Brains

Backyard Brains ist eine Website mit Open-Source Experimenten für Wissenschaftler, Lehrer und Amateure. Experten zeigen auf der Backyard Brains Website Vorschläge für Projekte auf.

Backyard Brains wurde von Absolventen der University of Michigan gegründet. Sie wollten mit Schulkindern währen neurowissenschaftlichen Outreach-Veranstaltungen interagieren. Kinder lernen besser, wenn sie die Materie sehen und anfassen können. Da aber eine solche Ausrüstung hohe Kosten mit sich bringt, wurden durch Einsatz von Standardelektronik Kits entwickelt, die Einblicke in das Innenleben des Nervensystems ermöglichen.

Arduino

Arduino ist eine Open-Source Elektronikplattform, die auf einfach zu bedienender Hard- und Software basiert. Arduino Boards sind in der Lage Eingänge (Sensor, Knopf, usw.) zu lesen und in einen Ausgang (Motorbetrieb, LEDs, usw.) umzuwandeln. Mit einer Reihe von Anweisungen, welche an den Mikrokontroller auf dem Board gesendet werden, kann dem Board gesagt werden was zu tun ist. Dazu wird die Programmiersprache Arduino verwendet, welche mit der IDE Software geschrieben und auf das Board geladen wird.

Dank der einfachen und leichten Benutzerführung von Arduino wurde es für tausende von Projekten und Anwendungen eingesetzt. Arduino ist sehr gut für Anfänger geeignet und dennoch flexibel genug für fortgeschrittene Anwender. Das Programm läuft auf Mac, Windows und Linux. Häufig wird es eingesetzt um kostengünstige wissenschaftliche Instrumente zu bauen, Chemie- und Physikprinzipien zu beweisen oder um mit der Programmierung und Robotik zu beginnen. Auch für das Bauen von interaktiven Prototypen und Musik Experimenten kann das Arduino eingesetzt werden.

Vorteile von Arduino: Preiswert, Plattformübergreifend, einfache und übersichtliche Programmierumgebung, Open-Source und erweiterbare Software, Open-Source und erweiterbare Hardware

Löt(l)en

In den folgenden Abschnitten wird das Thema Löten erläutert. Genauere Beschreibungen zum Thema sind im Dokument File:03_Loetverbindungen.pdf vorhanden.

Funktion und Wirkung

Löten ist ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen und Beschichten von Werkstoffen. Das Lot wird durch Verflüssigung verarbeitet. Die Arbeitstemperatur liegt unter der Schmelztemperatur der Grundwerkstoffe.

Vorteile

• Verbindung von unterschiedlichen Metallen

• wenig thermische Beeinflussung des Werkstoffes (Weichlöten)

• Gute Dichteigenschaften (auch gasdicht)

• Gute elektrische Leitfähigkeit

• Keine Spannungsspitzen (Kerbwirkung)

• vergleichbare Festigkeit wie die Grundwerkstoffe (Hartlöten, Hochtemperaturlöten)

• Keine Festigkeitsreduktion durch Alterung

• Automatisierbar

Nachteile

• teures Lotmaterial bei grossflächigen Lötstellen (Zinn oder Silber)

• Schlecht anwendbar mit Aluminium (grosse Potentialdifferenz)

• chemische Korrosion durch Flussmittelreste

• Festigkeit gering (Weichlöten)

• aufwendige Vorbereitungsarbeiten

Lötverfahren

Das Weichlöten wird vorwiegend für dichtende und/oder elektrisch leitende Verbindungen angewendet. Die Weichlote sind Zinn oder Silber Legierungen mit Zusätzen wie Blei, Antimon oder Kupfer. Die Erwärmung der Lötstelle erfolgt hauptsächlich durch Heizkolben, Flammen oder im Ofen.

Das Hartlöten wird vorwiegend für Verbindungen angewendet die festigkeitsmässig belastet sind. Die Hartlote sind Kupfer, Silber, Nickel, Palladium oder Aluminium Legierungen mit Zusätzen wie Blei, Zinn, Silber oder anderen Stoffen. Die Erwärmung der Lötstelle erfolgt hauptsächlich durch Induktion oder Flammen.

Das Hochtemperaturlöten wird flussmittelfrei im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt.


Referenz: Medizintechnik DIY

Inputs

Einführung DIY -Manuel

Urs und Marc haben uns einen Einblick in ihren Lebenslauf gegeben und uns über das weitere Vorgehen des Moduls aufgeklärt. Weiter haben sie uns nähergebracht wie man die Anwendungen der Medizintechnik mit Do It Yourself (DIY) Ansätzen verbindet. Anstatt Do It Yourself (DIY) wenden wir in kleinen Gruppen das Prinzip Do It With Others (DIWO) an. Es wurden viele Kleinteile aus verschiedenen Bereichen auf einem Tisch ausgelegt. Die Studenten stellten sich untereinander vor, indem jeder sein Name sagte und eines der Kleinteile aus der Kiste mit sich in Verbindung brachte. Am Nachmittag hat sich Marc vorgestellt und über seine Projekte in Yogyakarta berichtet.

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Wiki Nutzung -Manuel

Am Ende des ersten Tages stand eine Session MediaWiki auf dem Programm. Dabei wurde vermittelt wie das Wiki genutzt und mit Inhalten gefüllt werden kann, wie bspw. Fotos oder Videos. Das Wiki soll die gesamt Dokumentation der Blockwoche MedTech DIY beinhalten. Es gilt das Prinzip "learning by doing", denn vieles kann man selber herausfinden und dann anwenden.


Referenz: Medizintechnik DIY

Das etwas andere Konzert

Am Dienstag wurden alle Teams auf eine spezielle musikalische Darbietung mit einem passenden Apero eingeladen.


Anfang


Mittelteil


Das grosse Finale

Experimente

Muscle SpikerShield DIY v2.11 - Silvan

About: Jede der acht Gruppen erhielt ein Arduino uno mit einem Muscle SpikerShield von backyardbrains.

Outcome: Die erste Aufgabe bestand daraus das Board zusammenzulöten. Mit der richtigen Anleitung v2.11 war dies eine leichte Aufgabe, die gemeistert werden musste.

[Anleitung v2.11]

Reflexion: Wieder einmal zu löten hat Spass gemacht. Mit einem kleinen Umweg über abgeschnittene Pins und wieder angelötet war das SpikerShield fertig und es konnten die ersten Programme auf das Arduino geladen werden.

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Experiment 1: Messen und darstellen der Herzkurve (Elektrokardiogramm) - Silvan

About: Das erste Experiment ist der erste grosse Schritt in dieser Blockwoche. Ziel ist es, das fertiggestellte "Muscle Spiker Shield", zu testen, erste Erfahrungen zu sammeln und SPASS zu haben. Hierzu werden Oberflächen-EMG-Elektroden auf einem Arm befestigt, eine passende Software zum Darstellen von Impulsen auf dem Arduino installiert und alle Komponenten miteinander verbunden.

Experiment: Heart Action Potentials

Outcome: Das Herz schlägt noch! Die Bilder beweisen es. Man sieht die typische Herzkurve auch Elektrokardiogramm (EKG) genannt. Diese Kurve kann über den Mikrofoneingang auf einen Computer übertragen werden.

Pulsmessung klein Pulsmessung gezoomt

Reflexion: Das erste Experiment war erfolgreich, weil die verbundenen Komponenten korrekt miteinander kommunizierten und dadurch eine Darstellung der Herzkurve ermöglichten. Kurz gesagt, die Muskelkontraktionen des Herzens können auf einem Bildschirm in Echtzeit dargestellt werden. Es hat Spass gemacht, weil der erste Versuch beim ersten Anlauf geklappt hat, das Team dadurch motiviert wurde. Diese ersten Erfahrungen mit den "Muscle Spiker Shield" stimmten das Team positiv auf die Woche ein.

Experiment 2: Muskelbewegungen mit LEDs visualisieren - Silvan

About: Bei diesem Versuch können die elektrischen Signale vom Hirn an die Arme mit verschiedenfarbigen LEDs visualisiert werden. Je nach Kraft die auf den Muskel gegeben wird leuchten die LEDs grün, grün und gelb oder grün, gelb und rot. Sobald die Kraft wieder weggenommen wird, erlöschen die Leuchtdioden. Experiment: Control Machines with your Brain

Outcome: Mit dem von backyardbrains heruntergeladenen Programm auf dem Arduino hat das Darstellen der Muskelkontraktion auf anhieb geklappt. Auf dem Bild sieht man die maximale Kontraktion mit allen leuchtenden LEDs.

Muskel LED 1.jpg Muskel LED 2.jpg


Reflexion: Es ist faszinierend, mit welch einfachen Mitteln eine Spannungsdifferenz der Nervenbahnen zur Hand detektiert werden können. Die LEDs sind nur eine einfache Darstellung, die Möglichkeiten diese Messung auszunutzen sind unbegrenzt.

Experiment 3: Durch Muskelkontraktion Töne erzeugen - Manuel

About: In diesem Experiment sollen durch Muskelkontraktion Töne erzeugt werden. Dabei werden bei verschieden starken Muskelkontraktionen unterschiedliche Töne ausgegeben. Dafür wird an das Muscle SpikerShield einen Lautsprecher angeschlossen und ein Programm für das erzeugen der Töne auf das Arduino geladen. Das Experiment wurde nach dem Ablauf der Webseite www.backyardbrains.com durchgeführt. Dort kann auch der Aufbau entnommen und das Programm heruntergeladen werden. Experiment: Make Music with your Muscles


Outcome: Die Testperson hat gleich wie beim zweiten Experiment drei Elektroden am Arm. Zwei Elektroden liegen auf der Innenseite am Unterarm und eine auf dem Handrücken. Der Lautsprecher wird mittels Kabel an das Muscle SpikerShield angeschlossen. Dabei ist auf die korrekte Verkabelung mit dem Muscle SpikerShield zu achten (Ausgänge für Audio-Signale!). Es empfiehlt sich zuerst das Experiment 2 zu machen. Denn dort werden die Muskelkontraktionen gemessen und durch die LEDs visualisiert. Damit dies funktioniert muss eventuell der Schwellwert im Programm angepasst werden. Die Feineinstellung erfolgt mit dem Potentiometer auf dem Muscle SpikerShield. Ist die Intensität korrekt eingestellt werden die verschiedenen Töne ausgegeben und das entsprechende LED leuchtet.


Reflexion: Das erzeugen von Musik mit Muskelkontraktion ist mit dem Arduino und mit dem Muscle SpikerShield nicht nur relativ einfach es macht auch Spass. Obwohl es nur wenige Töne sind welche erzeugt werden können. Es simuliert ein Instrument welches zwar wenig Töne besitzt, jedoch instinktiv durch das Anspannen eines Muskels gespielt werden kann. Dabei sind keine koordinative Fähigkeiten nötig und durch die Visualisierung ist die Tonhöhe direkt sichtbar. Beim Aufbau ist vor allem auf die korrekte Verkabelung zu achten. Wir hatten zuerst ein Kabel im falschen Ausgang und es wurden keine Töne erzeugt. Dieser Fehler wurde aber schnell entdeckt als wir den Aufbau noch einmal überprüften.

Experiment 4: Muskelkontraktion übertragen - Silvan

About: In diesem Experiment geht es einen Schritt weiter. Die Muskelkontraktion soll von einer Person auf eine andere übertragen werden. Experiment: Advanced NeuroProsthetics: Take Someone's Free Will

Outcome: Die erste Person hat drei Elektroden am Arm. Zwei an der Innenseite vor dem Ellbogen und eine auf dem Handrücken. Die zweite Person hat zwei Elektroden ebenfalls vor dem Ellbogen. Auf diese beiden Elektroden werden nun Stromimpulse gegeben, welche den Arm bewegen können.

Reflexion: Es ist faszinierend, dass mit ein bisschen Strom ein Arm bewegt werden kann. Man kann es sich denken, ein wenig schmerzen tut es schon.



Prototyp 1: Automatischer PET-Flaschenöffner - Silvan

Aus einigen spannenden Ideen wurde das Projekt PET-Flaschenöffner ausgewählt. Hierbei geht es darum mit einem kleinen Elektromotor den Deckel einer PET-Flasche zu öffnen.

Erstes Holzmodell

Mit einem aus Holz gefertigten Modell wurden erste Tests gemacht. Leider war das Holz furniert und so brach das Model schon bei den ersten Versuchen auseinander. Für besseren Gripp wurden Japanmesserklingen eingesetzt und festgeschraubt. Diese waren der Grund für das Auseinanderbrechen.

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Zweites Modell

Das nächste Modell sollte stabiler werden. Deshalb wurde die Aufnahme für den Flaschendeckel mit dem 3D-Drucker hergestellt. Leider wurde der 3D-Druck nach einiger Zeit abgebrochen, weshalb unsere Aufnahme nur halb so hoch wurde aber dennoch funktioniert. Mit einem gelaserten Holzstück wurde die Flaschendeckelaufnahme am Motor befestigt. Mit dem Polymorphen Material wurde anschliessend die Aufnahme verkleidet.

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Mit Woodcast konnte eine Aufnahme für die PET-Flasche hergestellt werden. In diese wird der Motor mit der Deckelaufnahme hineingesetzt und mit Heissleim festgeklebt.

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Vorführung des Prototypen 1

Prototyp 2: Keyboard -Manuel-Ivan

Dumpster Diving

Während der Woche erkundeten wir noch die Abgründe des Elektroschrotts im Keller der Hochschule. Auf diese Idee kamen wir durch den Skillshare DIY-MedTech Dumspter Diving - Team Gaudi von der letztjährigen Durchführung der Blockwoche. Dabei entdeckten wir viele interessante Geräte. Wie zum Beispiel ein Handy, ein Taschenrechner, ein Video-Player, eine Schreibmaschine und vieles mehr. Einige Geräte nahmen wir mit, um sie genauer unter die Lupe zu nehmen. Wir bauten den Video-Player auseinander und entdeckten einen komplexen Mechanismus, welchen wir eventuell weiter verarbeiten können. Auch die anderen Geräte waren interessant anzuschauen, da man mal sehen kann wie das Innenleben aussieht. Dieser Abstecher brachte uns neue Ideen und wir konnten diese für unser Prototyp 2 verwenden.

Da uns das "Musikmachen" mit dem Arduino sehr gefallen hat, wollten wir uns in diese Richtung etwas vertiefen. Wir fanden eine Anleitung um mit dem Arduino ein Keyboard zu bauen. Die Tasten des Keyboards werden mit einem Bleistift auf ein Papier gezeichnet und mit dem jeweiligen Pin verbunden. Ausserdem fanden wir durch das Dumpster Diving eine alte Lampe, bei der die Farbe über ein Tastfeld eingestellt werden kann.

Capacitive Sensor

Das capacitiveSensor-Verfahren schaltet einen Mikrocontroller-Sendepin in einen neuen Zustand um und wartet dann darauf, dass der Empfangspin in den gleichen Zustand wie der Sendepin wechselt. Eine Variable wird innerhalb einer while-Schleife inkrementiert, um die Zustandsänderung des Empfangspins zu messen. Das Verfahren meldet dann den Wert der Variablen, der in beliebigen Einheiten vorliegt.

Der physikalische Aufbau beinhaltet einen mittleren bis hohen (100 Kilohm - 50 Megohm) Widerstand zwischen dem Sendepin und dem Empfangs-(Sensor-)Pin. Der Empfangsstift ist der Sensoranschluss. Ein Draht, der mit diesem Stift mit einem Stück Folie am Ende verbunden ist, macht einen guten Sensor aus. Für viele Anwendungen ergibt sich ein sinnvollerer Wertebereich, wenn der Sensor mit Papier, Kunststoff oder einem anderen Isoliermaterial bedeckt ist, so dass der Anwender die Metallfolie nicht tatsächlich berührt. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein kleiner Kondensator (100 pF) oder so vom Sensorpin bis zur Masse die Stabilität und Wiederholbarkeit verbessert.

Wenn der Sendepin den Zustand ändert, ändert er schließlich den Zustand des Empfangspins. Die Verzögerung zwischen der Änderung des Sendepins und der Änderung des Empfangspins wird durch eine RC-Zeitkonstante bestimmt, die durch R * C definiert ist, wobei R der Wert des Widerstandes und C die Kapazität am Empfangspin ist, sowie jede andere Kapazität (z.B. Interaktion mit dem menschlichen Körper), die am Sensor (Empfangs-)Pin vorhanden ist. Das Hinzufügen eines kleinen Kondensators (20 - 400 pF) parallel zur Körperkapazität ist ebenfalls sehr wünschenswert, da er die gemessenen Werte stabilisiert.


Referenz: [1], Arduino Playground


Playstation

Für unseren zweiten Prototypen wurden wir kreativ und bauten darum eine Fasnachtswagen der leuchtet und musik spielen kann. Auf Basis des Capacitive Sensor bauten wir ein Klavier. Hierzu fanden wir schnell eine Anleitung im Netz. Wir hatten bei diesem zweiten Prototypen kein Ziel, sondern wir leiteten uns durch den "FLOW". Der Output konnte sich schlussendlich sehen lassen. Wir bekamen viele positive Rückmeldungen zu unser kreativen Prototypen. Die Idee war simpel: Wir bauen das Schema vom internet nach und kombinieren den Capacitive Sensor mit der Lampe die wir gefunden haben. Hierzu mussten wir jedoch zuerst viel Zeit für die Lampe investieren. Der Schaltkreis der Lampe war sehr sehr alt und alle Drähte wurden neu durch Kabeln mit Pins ersezt. Das Löten hat jedoch Spass gemacht! Damit das Kunstwerk auch nach einem Piano aussieht, wurde ein Board aus 3mm MDF Holz mit dem Laserprinter gefertigt. Die Beine wurden aus ein herkömlichen Holzstab zurecht geschnitten. Die Pin des Arduinoboards bzw. des Capacitive Sensors wurden zusammen mit den Pins der Lampe zusammengeführt und am Board angebracht. Wir hatten nun 8 Tasten. Jede Taste hatte je ein Pin vom Arduino und von der Lampe. Wird nun ein lied gespielt, wechseln Ton und Farbe je nach gespielter Taste.

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Erster Testversuch


Vorführung des Prototypen 2

Skill-Share Session: Fisch ausnehmen - Ivan

Für das gegenseitige Vermitteln von Wissen, wurden sogenannte Skill-Share Sessions durchgeführt. Jede Gruppe musste eine Session organisieren und durchführen. Ivan war letzten Winter im schwedischen Lappland Eisfischen. So kam er auf die Idee anderen das Fischausnehmen näher zu bringen.

Der Fisch

Die Dorade alias Goldbrasse ist einer der treuesten Freude des Menschen. Seit der Antike wird dieser Fisch im Mittelmeer gefangen und als Speisefisch verzerrt. Die Hauptnahrung des Fisches besteht hauptsächlich aus Muscheln und Krebstieren. Spannend ist, das der Fisch kein eindeutiges Geschlecht hat. Die Fische sind bis zum zweiten Lebensjahr immer zweigeschlechtlich. Die Grösse entscheidet! Fische welche nach dem zweiten Lebensjahr grösser als 20 bis 30 Zentimeter sind, werden zu weiblichen Fischen und die anderen Männlich. Die Produktion von Eiern benötigt viel mehr Platz als Sperma und darum brauchen die Weibchen einen grösseren Körper.

Dorade


Unter folgendem Link erfährt ihr noch mehr über den Fisch: [2]

Vorbereitung

Als aller erstes wurde eine neue Seite auf Hackteria erstellt, um die wichtigsten Informationen über den Skillshare - Fisch ausnehmen bereit zu stellen. Unter folgendem Link findet Ihr die Seite: DIY-MedTech_Fisch_ausnehmen_-_Team_Gustav Die Gruppe bestand aus sechs Personen und wir entschieden uns, für jede Person einen Fisch für das Ausnehmen zu besorgen. Hierzu wurde der Detailhändler Coop telefonisch kontaktiert, um den Lagerbestand von nicht ausgenommenen Fischen zu prüfen und eine Beratung einzuholen, welcher Fisch für das Vorhaben passend ist. Da das Wetter wunderschön und sonnig war, wir die Räume der Schule nicht verstinken wollten, wählten wir als Skillshare - Ort den Grillplatz der HSLU. Dieser hatte nebst der schönen Lage auch passende Tische und Stühle für den Skillshare. Nebst dem Fisch wurden folgende Werkzeuge und Gegenstände vom Team organisiert und bereitgestellt:

  • 6 Messer für das Entnehmen der Fische
  • Kehrichtsäcke mit Zugband 110 L schwarz
  • Alufolie
  • Latex-Einweghandschuhe

Durchführung

Als aller erstes wurden die Tische mit den Kehrichtsäcken abgedeckt. Alle Teilnehmer wurde vorgewarnt sich verschmutzen zu können und darum wurde eine DIY-Kochschürze empfohlen, welche aus den Kehrichtsäcken in kurzer Zeit selbst hergestellt werden kann. Kurze Zeit später folgte darauf eine Einführung über den Fisch und das Entnehmen des Fisches. Klar das die Fische später verspeist werden müssen. Darum wurde auch für köstliche Beilagen gesorgt und alle Teilnehmer konnten Ihr eigenes Gericht aus den Fischen, Kartoffeln, Rosmarin, Zitronen und Streugewürze zusammenstellen und in Alufolie einwickeln. Die eingewickelten Gerichte wurden auf den Campusgrill zubereitet und danach mit allen der Klasse geteilt.


Dorade Dorade Dorade Dorade Dorade Dorade Dorade Dorade Dorade

Erfahrungen

Unser Skillshare wurde im ersten freien Slot durchgeführt. Dies führte dazu, das die Gruppe viel Zeit am Mittwochmorgen für das Organisieren der Fische, der Beilagen und des Materials investiert wurde. Dies hat zu einem sehr viel Spass gemacht und aber auch dazu geführt, dass die anderen Projekte von unserem Team vernachlässigt wurden. Die Teilnehmer hatten am Anfang sehr viel Respekt vom Fisch und zögerten teilweise sich vertraut mit etwas neuem zu machen. Es war für unser Team (als Leiter des Skillshares) eine neue spannende Erfahrung, die Rolle einer Lehrperson einzunehmen und Wissen zu vermitteln. Wir achteten uns sehr darauf, einen roten Faden in den Event reinzuringen, uns nach den Teilnehmer zu richten und jenen helfen die Hilfe brauchten. Ebenfalls haben wir darauf geachtet, dass die Teilnehmer ihr Wissen weitergeben und sich gegenseitig unterstützen. Die Feedbacks der Teilnehmer waren sehr positives und wir waren sehr überrascht darüber. Trotz allem, dass Ivan nur einmal (nun zwei Mal) einen Fisch entnommen hat, verlief es beidruckend gut. Spannend war auch, dass jeder Fisch eine total anderes Innenleben hatte. Diverse Fische waren sauber und die Innereien waren sofort sichtbar und bei anderen Fischen deckte eine dicke Fettschicht die Eingeweide ab. Wirklich spannend, lustig, empfehlenswert und vor allem lecker!!!! Wir geben den Köchen *****

Was haben wir gelernt - Skillshare

Arduino -Manuel

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In der Arduino Session erklärte uns Chris wie ein Arduino Programm aufgebaut ist und wie Komponenten (Widerstand, LED, Button, LDR) angesteuert werden können. Als Beispiel zeigte er uns einfache Beispiele wie zum Beispiel das "LED blinken" mit einer Delay-Funktion. Für eine erste Einführung in die Materie dient der Arduino Einsteiger-Kurs (PDF & Code-Beispiele) des Fablabs. Weitere Informationen findet man auf der Webseite von Arduino. Ausserdem findet man im Internet viele Open-Source Programme und Anleitungen für verschiedene Anwendungen. Dieser kurze Input hat uns sehr geholfen, um das Arduino besser zu verstehen. Es würde sich eventuell lohnen solch einen Input am Anfang der Blockwoche anzubieten, damit man die folgenden Versuche besser versteht und weniger Zeit "verliert".

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LATEX -Manuel

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Der Skillshare (DIY-MedTech LaTex - Team Bärenbrüder) zum Thema Latex wurde von der Gruppe Bärenbrüder durchgeführt. Ein Gruppenmitglied hat schon mit dem Programm gearbeitet und findet es praktisch für Dokumentationen von Projektarbeiten. Er erklärte uns die Basics des Programmes und die Grundbefehle für die Textverarbeitung. LATEX ist eine Textverarbeitungs-Programm, welches durch verschiedene Befehle die Formatierung von Dokumenten vereinfacht. Dabei wird ähnlich wie bei bekannten Programmiersprachen ein Code geschrieben, welcher dann in ein Dokument umgewandelt wird. Es bietet daher eine Alternative zu Word. Das Programm findet viel Anklang bei programmier gewohnten Personen. Daher findet man viele Erklärungen und Beispiele im Internet und man kann sich das "Coden" leicht selber beibringen. Es gibt auch Internetseiten welche innerhalb des Browsers das Latex-Programm anbieten. Ein Beispiel ist die Seite Overleaf. Diese ist sehr übersichtlich gestaltet und macht das erstellen eines Dokumentes zum Kinderspiel.

Der Skillshare brachte uns Latex etwas näher und wir ziehen das Verwenden des Programmes für zukünftige Arbeiten in betracht.

Skill-Share Session Body Fluids - Silvan - Ivan

In dieser Skill-Share Session hat uns Effi etwas über Körperflüssigkeiten vermittelt. Unser Körper besteht zu ⅔ aus H₂O und zu ⅓ aus festem Material. Um unseren Körper genauer zu betrachten, konnten wir DIY-Mikroskope einsetzen und Körperflüssigkeiten wie Speichel oder Blut genauer zu betrachten. Das DIY-Mikroskop stammt aus der DIY-Biotechnologie Bewegung. Ziel ist es aus heutigen Abfallressourcen wie beispielsweise alte Smartphones neue Laborgeräte wie Spektrometer, Mikroskope oder sogar DNA-Sequenziermaschinen selbst herzustellen. Mit dem günstigem "Abfall" können somit auch Menschen aus armen verhältnisen günstigere Ersatzprodukte zu den komerziellen Laborprodukten herstellen.

Anbei findet Ihr verschiedene Bilder und Videos von unserem Selbstexperiment mit dem DIY-Mikroskop-

Flüssig-Fest-menschlicher Körper.png

Von diesen ⅔ H₂O sind wiederum nur ⅓ Körperflüssigkeiten wie Speichel, Urin, Tränenflüssigkeit usw. die restlichen ⅔ H₂O sind in den Zellen gebunden.

Flüssigkeitsverteilung.png


Speichel


Kopfhautdrüsensekret


Nasenpopel


Blut


Blutfilm


Hautfetzen


Tränenflüssigkeit

Bildgebende Verfahren -Manuel

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Im Skillshare zu den bildgebenden Verfahren erklärte man uns die verschiedenen Möglichkeiten, um eine Abbildung vom Inneren des Körpers zu machen. Die Technologien wurden seit der Entdeckung und der Erstanwendung weiterentwickelt. Dabei wurden die Erkenntnisse aus anderen Themengebieten genutzt und in den Medizinprodukte eingesetzt. Die heutigen Geräte sind gut konstruiert und nutzen verschiedene physikalische Eigenschaften.

"Bildgebende Verfahren ist ein Überbegriff in der medizinischen Diagnostik. Genauer versteht man darunter medizintechnische Gerätschaften und Apparaturen, welche in der Lage sind, Bilder des Körperinneren zu generieren, ohne den Körper «öffnen» zu müssen. Grundsätzlich gibt es drei verschiedene Hauptkategorien von bildgebenden Verfahren: Computer-Tomographie, Magnetresonanz-Tomographie (engl. Magnetic-Resonance-Imaging), Sonographie (Ultraschall)" DIY-MedTech Bildgebende Verfahren

Das vorgehen der bildgebenden Verfahren wurde verständlich erklärt und die diversen Anwendungsgebiete aufgezeigt. Der Skillshare gab einen Einblick in die Medizintechnik und in die Mechanik der Geräte, welche meistens hinter einer Verschalung versteckt ist. Bei weiterem Interesse ist der Wiki-Eintrag DIY-MedTech Bildgebende Verfahren vom Team Champs zu empfehlen.

Human-Computer-Interfaces -Manuel

DIN EN ISO 9241-110: „alle Bestandteile eines interaktiven Systems (Software oder Hardware), die Informationen und Steuerelemente zur Verfügung stellen, die für den Benutzer notwendig sind, um eine bestimmte Arbeitsaufgabe mit dem interaktiven System zu erledigen.“
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Die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine ist in den letzten Jahren vermehrt in den Fokus gekommen. Heute sind wir sogar soweit, dass man mit Computer über Spracherkennung kommunizieren kann. Die Technologie hat zwar noch gewisse Defizite, aber vor der Digitalisierung war das Sprechen mit Maschinen undenkbar. So entwickelte sich die Kommunikation zwischen Mensch-Maschine bzw. Mensch-Computer ständig weiter. Anfangs konnte mit Tasten Befehle erteilt werden, dann kamen unter anderem Lochkarten, Bildschirme und Touchscreens. Die Kommunikation näherte sich immer mehr der "Human-Human" Kommunikation an, um die Bedienung möglichst zu vereinfachen. Mit "Artificial-Intelligence" gelingt auch die Vermenschlichung der Maschinen. Diese Technologien sind auf dem Vormarsch und werden vermehrt auch in der Industrie eingesetzt. Es wird noch einige Jahre dauern, bis die neuen Technologien zuverlässig eingesetzt werden kann. Aber bis dahin wird es noch viele Interessante Versuche geben, wie z.B. jene auf DIY-MedTech Human-Computer-Interfaces - gaudi

Ski wachsen -Manuel

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Das der Ansatz "Do It Yourself" (DIY) auf fast alle Tätigkeiten angewendet werden kann, zeigte auch der Skillshare DIY-MedTech Ski wachsen - Team Fanta 4. Die begeisterten Schneesportler zeigten uns wie mit einfachen Mitteln und in kurzer Zeit einen Ski- bzw. Snowboard-Service getätigt werden kann. Da der Service bei einem Fachmann nicht gerade günstig ist und bei häufigem Gebrauch der Skier/ Bretter auch mehrmals pro Saison durchgeführt werden sollte, ist der Selbst-Service eine kostengünstige Alternative. Die nötigen Materialien und Werkzeuge hat man meistens schon zuhause oder man bekommt sie für wenig Geld in Sportgeschäften. Bei der Auswahl des Wachses sollte man auf die persönlichen Bedürfnisse achten. Ebenfalls kann mit dem unterschiedlichen Schleifen der Kanten einen Einfluss auf das Fahrverhalten der Skier und der Boards genommen werden. Das Wachsen und Schleifen braucht wie so häufig ein wenig Übung. Doch die Pflege des Sportgerätes hat nicht nur Einfluss auf das Fahrerlebnis. Sie ist auch für die Sicherheit während dem Sport wichtig. So könne beim Service Defekte wie z.B. Risse entdeckt werden.

Nach dem Skillshare trauen wir es uns zu den Service selbst durchzuführen und so unser Budget ein wenig zu entlasten. Damit steht dem Wintersport nichts mehr im Weg und wir sehen uns auf der Piste. ;)

Lasern

Laser.png

Während der Woche wurden uns die verschiedenen Möglichkeiten im Fablab gezeigt und erklärt. Unter anderem auch das Lasern. Beim Lasern werden Platten aus verschiedenen Materialien mit einem Hochleistungslaser durchtrennt. Dabei kann man beliebige Formen und Geometrien lasern. Der Kreativität sind fast keine Grenzen gesetzt. Es muss jedoch darauf geachtet werden welches Material verarbeitet wird und dass die gewünschte Form nicht zu klein ist. Der Laser ist aber sehr schnell und genau. Deshalb eignet er sich ausgezeichnet für die Prototypen-Herstellung. Mit diversen Zeichnungsprogrammen kann ein Plan erstellt werden, welcher mit ein paar Maus-Klicken und einem USB-Stick auf die Lasermaschine geladen werden kann. Ausserdem ist bei gerechter Konstruktion das gelaserte Teil optisch ansprechend und somit auch für das Design von Prototypen geeignet.


Die Einführung zu den Lasermaschinen war sehr hilfreich und sollte jeweils anfangs Woche mit den Gruppen durchgeführt werden. Weiter Informationen zum Laser sind auf der Website vom Fablab zu finden.

3D-Drucken

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Das 3D-Drucken wurde uns, wie das Lasern,ebenfalls in der Blockwoche Medizintechnik-DIY etwas näher gebracht. Sodass wir unser eigenen Teile für die Prototypen drucken konnten. Beim 3D-Drucken wird ein Kunstoff erhitzt und dadurch zum fliessen gebracht. Dadurch kann er mit einer Düse und einem Dreiachsensystem in eine beliebige Form gebracht werden.Es gibt verschieden grosse Düsen, welche die Feinheiten der Struktur des Druckes mitbestimmt. Der Kunststoff wird dabei schichtweise aufgebaut und es ergibt schliesslich ein fertiges Teil. Das Prinzip kann mit einer Heissleim-Pistole sehr einfach aufgezeigt werden. Der flüssige Leim kann schichtweise aufgebaut werden und mit der Hand und dem Arm kann die Form gegeben werden.Bei der Konstruktion von 3D-Druck-Teilen ist darauf zu achten, dass es keine Überhänge gibt welche 45° übersteigen. Es kann alternativ auch mit einer Stützstruktur gearbeitet werden bzw. wird diese teilweise vom Programm für das 3D-Drucken automatisch generiert. Die Stützstruktur muss anschliessend manuell entfernt werden, was zeitaufwendig sein kann. Sind die Konstruktionsregeln beachtet worden und ist eine Zeichnung des Teils im entsprechenden Format vorhanden, kann man diese mit dem Programm CURA und einer SD-Karte auf die 3D-Drucker laden und den Druck starten.

Im Fablab stehen verschiedene 3D-Drucker von der Marke Ultimaker zur Verfügung. Die Einführung in das 3D-Drucken war sehr aufschlussreich und sollte auch anfangs Blockwoche mit den Gruppen durchgeführt werden, da das 3D-Drucken eine Möglichkeit bietet Einzelteile preiswert herzustellen. Weiter Informationen zum Laser sind auf der Website vom Fablab zu finden.

Alkohol Destilieren

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Eines der eher komplexeren DIY-Workshops war das Destilieren von Alkohol. Die schwierigkeit hier bestehet darin, den richtigen Destiliergrad von Alkohol zu finden. Wird zu wenig destiliert, besteht die Gefahr erblinden zu können. Grundsätzlich kann von Obst und Früchten (alles was gären kann) Alkohol hergstellt werden.


Der Prozess ist jedoch recht langwierig und benötigt eine grosse Menge an gegärten Ressourcen. In der Schweiz darf Alkohol ohne Bewilligung nicht selber hergstellt und verkauft werden. Jedoch sind die meisten Bauern nicht eingeschüchtert und es ist relativ einfach Alkohol vom netten Bauern neben an zu beziehen.


Spannend zu wissen: Jeder Tequila Schnaps wird in Mexiko hergestellt. Es gibt andere Alkohol sorten mit gleichem Geschmack, diese dürfen jedoch nicht unter dem Label Tequila verkauft werden.


Der Kurs war sehr spannend und sehr breit gefächert. Wir bekamen einen Einblick wie "Einfach" das Destilieren wirklich ist, welche Gefahren es mit sich bringt und von wo welcher Alkohol heute stammt.

Reflexion

Uns hat es absolut gefallen. Es war ein gebastel und wir fühlten uns dabei wohl. Es brauchte nicht viel Zeit, bis alle Teammitglieder eine eigene erste Aufgabe gefasst haben. Speziell war, das alle gleich in einen zufriedenstellenden Zustand "Flow" gekommen sind und dadurch nach dem Abschliessen der ersten Aufgabe, gleich die nächste passende Aufgabe gefunden wurde. Wir hatten das Glück, das wir uns von Anfang an gut verstanden haben und dadruch das Arbeitsklima immer gut gelaunt war.


Die Struktur der Blockwoche war jedoch nicht immer optimal. Oft wurde das Team aus dem "Flow" herausgerissen, weil Inputs durch Dozenten oder Studenten die eigene Arbeit unterbrochen haben. Die Ursache dieses Problem ist jedoch die mangelnde Vorbereitung der Gruppe. Die Verfügbare Zeit ist immer entlich und muss vor Arbeitsbeginn geprüft werden. So kann man sich auf den vorhersehbaren Unterbruch vorbereiten.


Mit der neuen Arbeitsorganisation konnte das Team ebenfalls gut umgehen. Jedoch fühlten wir uns etwas überfordert mit der Suche nach einem konkreten Ziel. In dieser kurzen Zeit viel neues Wissen selbst zu generieren ist schwierig, neue Erkenntnisse zu schaffen praktisch unmöglich. Aus diesem Grund versuchten wir uns an alle bekannten Experimente und suchten dadurch einen Leitfaden. Am Ende der Woche hatten wir viele neuen Themengebiete kennen gelernt, jedoch nicht vertieft. Weniger Themengebiete und mehr Tiefe wäre uns jedoch lieber gewesen. Das nächste Mal würden wir uns somit mehr auf eine Thematik fokusiere und versuchen diese ganzheitlich zu vertehen.


Der Maker bzw. DIY -Ansatz hat uns ganzheitlich sehr gefallen und Interesse geweckt. Manche sagen, das die Welt den frechen Leuten gehört. Dieser Spruch passt etwas zu dieser DIY-Bewegung und das "Freche" macht es auch spannend.




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