Biosignale steuern Spiel: Muscle Laser Run

Muskelkontraktionen lösen elektrische Impulse aus, sogenannte Biosignale. Mit dem Laserparcours-Spiel Muscle Laser Run erkunden wir spielerisch Biosignale.

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Inhaltsverzeichnis

Was entsteht, wenn neun Medizinphysik-Studierende und ein Maschinenbaustudent 30 Stunden Zeit haben, um einen Prototyp zu entwickeln? Beim Makeathon unter dem Motto Make Light auf der Laser World of Photonics 2019 in München konnten wir beweisen, wie gut Medizinphysik und Maschinenbau zusammenpassen. Gemeinsam haben wir das Spiel "Muscle Laser Run" entwickelt. Ziel des Spiels ist es, einen Laserstrahl nur mithilfe von Muskelkontraktionen der Arme durch einen Parcours zu steuern – ganz ohne Anfassen.

Das Konzept scheint zunächst simpel: Wir lesen die Muskelanspannung an beiden Armen aus und übersetzen sie als Anweisung, um einen Laserstrahl nach links oder rechts zu bewegen. Spannt man den richtigen Arm zum richtigen Zeitpunkt an, bewegt sich der Laser durch das Labyrinth wie in einem Computerspiel. Der Schwierigkeitsgrad steigt, sobald die Muskeln ermüden und der Spieler ungenauer wird.

Kurzinfo
  • Biosignale messen und verstärken
  • Laser mit Biosignalen steuern
  • Unendliches Labyrinth konstruieren

Checkliste

  • Zeitaufwand: ein Wochenende
  • Kosten: etwa 250 Euro
  • Löten: Bauteile auf Platine löten
  • Holzbearbeitung: Holzplatten mit dem Lasercutter zuschneiden
  • 3D-Druck: Zahnräder drucken
  • Programmieren: Arduino Uno mit der Arduino-IDE

Material

Die Materialliste finden Sie hier.

Die Umsetzung benötigt dann natürlich medizinisches Verständnis. Um die Steuerung des Spiels zu bauen, müssen wir zuerst die Muskelkontraktion in den Armen messen können. Eine Muskelkontraktion ist als Biosignal messbar. Der Begriff Biosignale bezeichnet alle elektrischen Signale, die man an Lebewesen messen und überwachen kann. Aber wie genau funktioniert das? Nervenzellen besitzen konstante Ladungen. So kommt es bei einer Reizübertragung zu einer kurzzeitigen Änderung der Polarisation. Dies ist auf Bild 1 im roten Bereich zu erkennen. Dabei misst man mit Klebeelektroden, wie viele Zellen zwischen zwei Messpunkten – im Bild als graue Pfeile dargestellt – positiv und wie viele negativ sind. Das entspricht dem Verhältnis von polarisierten zu unpolarisierten Zellen.

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