Overview

  DSS calendar

Here you can fild a calendar that shows all of our events such as talks, science slams, summer and winter events. You can adjust the calendar in several ways: e.g. to show the events in a weekly, monthly, or yearly view.

  Talks

We organize a couple of talks every year with external speakers. Here you can see an overview about upcoming and past events.

  Conferences and workshops

Also on a more or less regular basis we organize workshops here in Kiel. Here you can find on overview about past and upcoming Workshops.

  Science outreach

If you are interested in science outreach events than have look here. We organize e.g. events for pupils and for adults (such as the so-called "Wissenschaftsspaziergang").

Events für Schüler

Immer wieder besuchen uns Schulklassen, um etwas über Signalverarbeitung in der Praxis zu erfahren. Üblicherweise organisieren wir solche Events als drei- bzw. vierstufiges Ereignis:

Die vier Anteile sind dabei wie folgt aufgeteilt:

  • Für einen ersten Kontakt besuchen wir die Schülerinnen und Schüler in ihrer eigenen Schule und geben eine kurze Einführung in die Themen, die bei dem eigentlichen Besuch bei uns am Lehrstuhl behandelt werden. Dies geschieht in enger Absprache mit den Lehrerinnen/Lehrern der Klassen. Oft findet ein solcher Besuch in Abendstunden statt. Begleitet wird dies oft von Lehrstuhlmitarbeitern und Studierenden, die dann auch ein wenig über den Übergang von Schule zum Studium und über die jeweilige Berufswahl berichten.

    Diese "Vorabveranstaltung" gibt den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit der Reflexion über die Themen bevor dann der eigentliche Besuch stattfindet. Daher ist es vorteilhaft, wenn der Besuch in der Schule etwa ein bis drei Tage vor dem Besuch des Lehrstuhls stattfindet. Idealerweise sind auch die Themen (diese sind zu einem gewissen Teil flexibel) an den Unterrichtsstoff angepasst.

  • Anschließend besuchen uns die Schülerinnen und Schüler am Lehrstuhl und tauschen sich zunächst mit einigen Studierenden aus. Anschließend ermöglichen wir allen ein Blick auf unsere Experimente aus den Bereichen der medizinischen Signalverarbeitung (z.B. magnetische Herzmessungen), der Unterwassersignalverarbeitung (Funktionsweise eines SONAR-Systems) und der Sprach- und Audiosignalverarbeitung (z.B. Sprachanalyse in gestörten Umgebungen) zu werfen. Dies sind dann meist "Hands-on"-Experimente, in welchen die Schüler auch mitmachen können. Das Ganze dauert meist einen Vormittag und wird durch eine Abschlussdiskussion und ein gemeinsames Mittagessen in der Mensa der Technischen Fakultät abgerundet.

  • Idealerweise sollte das Event dann mit einer Nachbesprechung abgeschlossen werden. Dies geschieht dann zumeist in der Schule nur im internen Kreis (nur Schülerinnen und Schüler sowie Lehrerin bzw. Lehrer). Hier sollte dann der Besuch noch einmal durchgesprochen werden und ein kurzer Bericht z.B. für die Schulwebseite oder die Schülerzeitung verfasst werden. Außerdem wäre hier ein Feedback an den Lehrstuhl prima, damit wir die nächsten Schulevents noch ein wenig besser gestalten können.

  • In Zusammenarbeit mit dem IPN (Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik) und dem SFB (Sonderforschungsbereich) 1261 wird zusätzlich angeboten, dass in der Schule ein Versuch zur Thematik der magnetischen Sensorik durchgeführt wird. Hierbei wenden die Schülerinnen und Schüler das erlernte Wissen an und bauen dabei einen magnetischen Sensor mit welchem sie Herzmessungen durchführen können. Hierfür muss ein kompletter Vormittag vorgesehen werden.

 

Angefangen hat das Ganze übrigens mit dem Physiklehrer Jan Heidrich - ein hoch motivierter, sehr netter und sehr engagierter Physiklehrer aus der Isarnwohld-Schule in Gettorf. Er hat uns mit Schülerinnen und Schülern aus den Vertiefungen Physik und Biologie erstmals im Sommer 2018 besucht. Seitdem versuchen wir dieses Format beizubehalten bzw. noch etwas weiter zu entwickeln.

Hier nun noch ein paar Beispiele von Schulbesuchen der jüngsten Zeit:

 

Isarnwohld-Schule in Gettorf im Juni 2019

Wir bedanken uns hier bei Stefan Wille, einem (weiteren) sehr engagierten Physiklehrer der Isarnwohld-Schule in Gettorf. Er ist ein Kollege von Jan Heidrich und organisierte den Besuch seiner Schülerinnen und Schüler zur Kieler Woche im Jahr 2019.

Nach dem Besuch bei uns wurden die Schülerinnen und Schüler in fünf Bereichen um Ihre Meinung gebeten. Hierzu wurden folgende Fragen gestellt:

  • Nenne einige Dinge, die dir an den beiden Tagen besonders gut gefallen haben. Begründe deine Antwort kurz.
  • Notiere Aspekte, die du für verbesserungswürdig hältst. Erläutere deine Antwort kurz.
  • Hat die Veranstaltung dir neue Impulse (hinsichtlich Berufswahl, Studienfachwahl, Studienort, ...) gegeben? Wenn ja, welche?
  • Hat sich deine Vorstellung von Forschung geändert? Erläutere deine Antwort.
  • Hat sich deine Vorstellung von einem Studium an einer Hochschule geändert? Welche Aspekte waren neu für dich?

Die Antworten der Schülerinnen und Schüler sind in den folgenden Sektionen zu finden.

 

Umfragen

Im Rahmen dieser Veranstaltung sind wir dankbar, wenn sowohl die Schülerinnen und Schüler als auch die Lehrerinnen und Lehrer an jeweils zwei Umfragen teilnehmen würden. Der erste Teil der Umfragen wird im Rahmen des ersten Besuchs an der Schule nach dem Vortrag durchgeführt. Folgende Verweise führen Sie zu den Umfragen:

Nach dem Besuch am Lehrstuhl sollte ein offenes Gespräch zwischen den Schülerinnen und Schülern (begleitet durch die Lehrenden) durchgeführt werden. Auch hier wäre es prima, wenn man an folgenden Umfragen teilnehmen würde:

Events für Schüler - Herzmessungen

Einführung

Die Herzsignale eines Menschen können viel über seinen Gesundheitszustand aussagen. So können über veränderte Signalformen verschiedene Krankheiten diagnostiziert werden. Im medizinischen Alltag werden Herzsignale mittels eines Elektrokardiogramms (EKG) aufgenommen. Dabei werden Elektroden auf den Körper des Patienten aufgeklebt, um so die Spannungen (also Potentialdifferenzen zwischen zwei Punkten) abzuleiten. Neben den elektrischen Signalen werden auch magnetische Signale vom Herzen generiert. Das bedeutet, dass die Herzsignale des Menschen ebenso magnetisch gemessen werden können. Diese Messmethode nennt sich Magnetokardiogramm (MKG) und funktioniert im Vergleich zum EKG berührungslos. Dieser Tage wird nahezu ausnahmlos elektrisch gemessen, da die Technologie für magnetische Herzmessungen noch nicht ausgereift ist. Dennoch bietet die magnetische Messung zahlreiche Vorteile (z.B. die erwähnte Berührungslosigkeit), so dass es sich aus Forschungssicht lohnt magnetische Messprinzipien einmal genauer zu untersuchen.

 

Technische Details und Konzepte

Die magnetischen Signale, die vom Körper generiert werden, weisen leider eine sehr geringe Amplitude in der Größenordnung von einigen pT (Pikotesla, 1 pT = 10-12 T) auf. Daher ist zum einen die Anforderungen an die Sensorik groß, da die Magnetfeldsensoren eine hohe Sensitivität aufweisen müssen. Zum anderen überlagern Störungen, wie z.B. das Erdmagnetfeld oder Störungen durch Netzgeräte, das zu messende Herzsignal. Diese Störungen sind von der Amplitude meist deutlich größer. So ist das Erdmagnetfeld ist im Vergleich zum Herzmagnetfeld 1.000.000 mal größer. Daher sind Maßnahmen notwendig, welche die Signalqualität verbessern und das gewünschte Signal aus dem verrauschten Sensorsignal herausfiltern.

Zum einen werden die Messungen in magnetisch abgeschirmten Kammern durchgeführt, die die meisten magnetischen Störungen von außerhalb abschirmen. Das Bild links zweigt eine solche Kammer, die wir hier in Kiel verwenden. Die hochempfindlichen Magnetfeldsensoren werden somit nicht von dem Erdmagnetfeld in Sättigung getrieben, sondern können nun das Herzmagnetfeld messen. Allerdings sind meistens noch Reststörungen vorhanden, sodass das Signal immer noch verrauscht ist. Hier helfen Signalverarbeitungsansätze weiter, wie z.B. das Verwenden von Filtern, die bestimmte Anteile aus dem Signal herausfiltern. In der untenstehenden Abbildung ist ein, in der magnetischen Abschirmkammer gemessenes, Herzsignal gezeigt. Hier ist deutlich zu sehen, dass das Signal noch von Rauschen überlagert ist. Nach zwei verschiedenen Filterungen (Hochpass entfernt niedrige Frequenzen und Tiefpass entfernt hohe Frequenzen) kann wieder ein typisches Herzsignal erkannt werden.

 

 

Weiterführende Literatur und Verweise

  • Weitere Informationen zur Magenetokaridiographie auf der Seite "Cardio-Guide"

Website News

07.08.2019: Talk from Juan Rafael Orozco-Arroyave added.

11.07.2019: First free KiRAT version released - a game for Parkinson patients

25.06.2019: About 30 pupils from the Isarnwohld-Schule in Gettorf visited us.

02.05.2019: Christin Baasch finished sucessfully her defense on the evaluation of Parkinson speech.

30.11.2018: New student project on driver distraction added.

Contact

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schmidt

E-Mail: gus@tf.uni-kiel.de

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Faculty of Engineering
Institute for Electrical Engineering and Information Engineering
Digital Signal Processing and System Theory

Kaiserstr. 2
24143 Kiel, Germany

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