Smarta medicintekniska lösningar av studenter

Det blev en hel del problemlösning när studenterna på civilingenjörsutbildningen i medicinsk teknik gjorde kandidatprojekt. En hel del kaffe också, när det stundtals gick trögt. Resultatet: självlärande nätverk för bildanalys, hjälpmedel som lyfter armen åt dig och ett löplabb.

studenter demonstrerar prototyp av mjukt exoskelettNär de två medhjälparna trycker in vatten i slangarna lyfts Kajsa Krämers arm av det textila exoskelettet. Civilingenjörsstudenterna i medicinsk teknik läser sitt tredje år på utbildningen och gav sig i kast med sina projekt i januari. I slutet av maj kunde de visa upp sina lösningar för varandra.lärarna diskuterar med studenter i pausen– Genom att arbeta med projekt tillsammans tränas studenterna i att förstå dynamiken i en grupp, säger Göran Salerud. Edwin Jager till höger har handlett en av grupperna.

– Vi gjorde en prototyp, och det var skoj att det var något som man kan ta på, säger studenten Kajsa Krämer.

Hon och de andra studenterna i hennes grupp fick uppdraget att skapa ett exoskelett, ett slags skelett på utsidan av kroppen. I naturen hittar vi exoskelett hos exempelvis sjöstjärnor.

För människors del finns användningsområden inom vården, för personer med nedsatt muskelstyrka, men även inom militären. Dagens exoskelett är ofta tunga och otympliga och det finns en efterfrågan på mjukare alternativ. Exoskeletten som studenterna skapade skulle vara av textil. Projektet knyter an till forskning som bedrivs vid Institutionen för fysik, kemi och biologi av universitetslektor Edwin Jager och hans kollegor, som agerade kund i projektet.

Kluriga lösningar

Studenterna fick själva välja vilken kroppsdel de ville skapa ett mjukt exoskelett för. De siktade in sig på att göra en prototyp som skulle kunna böja en arm i 90 graders vinkel.student demonstrerar prototyp av exoskelettPrototypen med batteridriven motor hade något bättre egenskaper, kom studenterna fram till. Ida Johansson demonstrerar prototypen.

Med en budget på femtusen kronor har de skapat två olika varianter av bland annat en kompressionsstrumpa och kardborreband. Den ena prototypen har en batteridriven motor som lindar in fiskelinor som är fästa i ärmen och på så sätt böjer armen. För att gömma undan motorn som är fäst på textilärmens axel tog studenterna ett pennskrin till hjälp.

Den andra prototypen bygger i stället på kraftöverföring med antingen vatten eller tryckluft. Studenterna demonstrerade att båda prototyperna klarar av att lyfta armen.

– Det var roligt att lösa problem som dök upp längs vägen, som hur vi skulle fästa alla delarna och var motorn behövde sitta. Jag har lärt mig mycket av att arbeta i grupp med projektet. Och så har vi sytt väldigt mycket för hand, säger Kajsa Krämer.

Från problem till produkt

– Studenterna får arbeta med att identifiera hur problemet ser ut, hur de ska designa för att lösa problemet och utvärdera hur lösningen fungerar, säger professor Göran Salerud vid Institutionen för medicinsk teknik, som är examinator för kandidatprojektet men även kund i löplabbsprojektet. 

När de tre studentgrupperna delade med sig av erfarenheterna som de samlat på sig under resans gång blev det tydligt att alla projekten erbjudit utmaningar av olika slag. En av studentgrupperna tog sig an uppgiften att minska brus som uppkommer vid undersökningar med datortomografi, även kallat DT.studenter demonstrerar sitt verktyg för brusreducering i CT-bilderStudenterna demonstrerade hur deras verktyg för brusreducering i DT-bilder fungerar genom att utsätta ett nyfött nätverk för träning.

Artificiella neuronnät kan, på liknande sätt som vår hjärna, bli bättre på att lösa ett problem genom träning. Studenterna byggde ett verktyg som kan användas för att träna nätverket på DT-bilder med hög bildkvalitet för att lära nätverket hur bilder ska se ut, så att verktyget sedan kan reducera brus i andra bilder. Fördelen är att med mindre brus i undersökningsbilderna är det möjligt att sänka stråldosen som patienten utsätts för vid undersökningen och ändå få användbara bilder. Studenterna kunde konstatera att deras nätverk kunde reducera brus, men att det var svårare att få bort andra typer av fel i bilderna.

 

Feedback till löpare

Ett tredje projekt gick ut på att skapa ett löplabb som skulle kunna analysera olika personers löpsteg och dessutom ge förslag så att löparen kan utveckla sin löpteknik.

Studenterna ställdes inför utmaningen att få flera system att fungera smidigt ihop. De använde kameror i två olika vinklar, en bärbar EKG-enhet som följer hjärtats verksamhet samt rörelsedetektorer som läser av olika leders position i kroppen. När en person springer på löpbandet visar användargränssnittet, som studenterna gjort, bilderna från kamerorna i realtid med en skelettmodell projicerad över kroppsbilden.Anna Birgersson, student på civilingenjörsprogrammet i medicinsk teknik– Personligen har jag lärt mig mycket om databaser, programmering och att göra kravspecifikation och leda projektet under dess gång, säger Anna Birgersson.

Systemet kan exempelvis göra användaren uppmärksam på om ryggens lutning bör justeras. Studenterna i gruppen tänker sig att systemet även skulle kunna användas för gånganalys vid rehabilitering.

Trots en del hårdvaruproblem som varit svåra att komma tillrätta med är studenten Anna Birgersson nöjd med erfarenheten av att tillsammans med de andra i gruppen leda projektet i mål.

– Jag har tyckt om att få arbeta i projektform som liknar arbetssättet ute i arbetslivet och med en verklig uppgift. Det har varit kul att börja från grunden och se utvecklingen under lång tid och att det blev en produkt till slut, säger Anna Birgersson.

Kontakt

Relaterat

Senaste nytt från LiU