Διαγλωσσικός νευροδιεγέρτης: 10 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Αυτό το έργο ανατέθηκε από τον Mark από τη Νέα Σκωτία. Κόστισε 471,88 δολάρια ΗΠΑ και χρειάστηκαν 66,5 ώρες για το σχεδιασμό και την κατασκευή. Οι δύο παραπάνω φωτογραφίες με το πλαστικό κουτί είναι από τη δεύτερη (κλειστή) επανάληψη της συσκευής, που παραγγέλθηκε από έναν συνεργάτη στη Γερμανία.

Αν είστε σαν εμένα, η πρώτη σας έκθεση σε αυτήν τη συσκευή ήταν σε άρθρα ειδήσεων που είχαν εικόνες τυφλών ατόμων που τη χρησιμοποιούσαν για να «δουν» μια εικόνα χαμηλής ανάλυσης, εμφανίζοντάς την σε ένα πλέγμα ηλεκτροδίων στη γλώσσα τους. Η συσκευή έχει επίσης εφαρμογές σε διάφορους τύπους αποκατάστασης - η παραλλαγή "BrainPort" μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία ελλειμμάτων ισορροπίας μέσω αιθουσαίας αισθητηριακής υποκατάστασης και φέρεται να στέλνει απλώς παλμούς μέσω κάθε ηλεκτροδίου μιας συσκευής διέγερσης της ηλεκτροστατικής γλώσσας (σε συνδυασμό με σχετικές ασκήσεις, π.χ. προπόνηση ισορροπίας) μπορεί να βελτιώσει κάποιες νευρολογικές καταστάσεις, κάτι που με προβληματίζει. Έχω ακούσει επίσης κάποιες αναφορές ότι η συσκευή PoNS (η οποία διεγείρει τη γλώσσα αλλά δεν στέλνει πληροφορίες μέσω αυτής) είναι ψευδοεπιστήμη και δεν κάνει τίποτα όσον αφορά τη βελτίωση των ιατρικών καταστάσεων των ανθρώπων. Επί του παρόντος, δεν υπάρχει επαρκής έρευνα για να πει με βεβαιότητα ότι η συσκευή PoNS είναι χρήσιμη για οτιδήποτε και τα έγγραφα που υποστηρίζουν την αποτελεσματικότητα της συσκευής PoNS και άλλων παρόμοιων χρηματοδοτήθηκαν από τους κατασκευαστές συσκευών, κάτι που είναι κάθε είδους ύποπτο λόγω εγγενείς συγκρούσεις συμφερόντων. Εγώ, quicksilv3rflash, δεν διατυπώνω αξιώσεις σχετικά με την ιατρική αποτελεσματικότητα αυτής της συσκευής. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να την κατασκευάσετε αν θέλετε.

Τέλος πάντων, όπως συμβαίνει πάντα για τα έργα κλωνοποίησης ιατρικού υλικού, το εγχειρίδιο για την εμπορική έκδοση που βρήκα απαριθμεί μια παράλογα υψηλή τιμή-πάνω από $ 5000 USD, υπερβολικά υψηλή δεδομένου του πραγματικού κόστους των ανταλλακτικών ($ 471,88 USD από το 2018-09 -14). Υπάρχουν πολλά διαφορετικά εμπορικά σχέδια αυτής της τεχνολογίας, με διαφορετικές αναλύσεις δικτύου και μέγιστες προδιαγραφές εξόδου (είδα μέγιστα τάση εξόδου που κυμαίνεται από 19v έως 50v, ενώ η έξοδος στη συνέχεια δρομολογείται μέσω μιας αντίστασης περίπου 1kOhm και ενός πυκνωτή μπλοκαρίσματος συνεχούς ρεύματος 0.1uF). Αυτό δεν είναι ακριβές αντίγραφο οποιασδήποτε εμπορικής έκδοσης. έχει σχεδιαστεί για να μιμηθεί πολλά διαφορετικά εμπορικά σχέδια και έχει μια εντελώς νέα λειτουργία (εκπαίδευση επιδεξιότητας) κατόπιν αιτήματος του επιτρόπου.

Βήμα 1: Λειτουργίες εξόδου

Η συσκευή που περιγράφεται εδώ έχει τρεις λειτουργίες εξόδου:

1. Εξομοιωτής ισορροπίας BrainPort

Το BrainPort αναπτύχθηκε με βάση την προηγούμενη μονάδα εμφάνισης γλώσσας (TD). Για ισορροπία προπόνησης, το BrainPort χρησιμοποιείται για την εμφάνιση ενός μοτίβου 2x2 σε ένα πλέγμα ηλεκτροδίων γλώσσας 10x10. Το μοτίβο στο πλέγμα ηλεκτροδίων γλώσσας λειτουργεί κάπως σαν να είναι ένα φυσικό αντικείμενο που κινείται από τη βαρύτητα. παραμένει στο κέντρο του πλέγματος αν το κεφάλι του χρήστη είναι ψηλά. Εάν ο χρήστης γέρνει προς τα εμπρός, το μοτίβο κινείται προς το μπροστινό μέρος της γλώσσας του χρήστη και εάν ο χρήστης γέρνει προς τα δεξιά, το μοτίβο κινείται προς τη δεξιά πλευρά της γλώσσας του χρήστη. Το ίδιο ισχύει και για την κλίση προς τα αριστερά ή προς τα πίσω (το μοτίβο θα μετακινηθεί από το κέντρο του πλέγματος προς τα αριστερά ή πίσω από τη γλώσσα του χρήστη).

2. Εξομοιωτής PoNS

Σε αντίθεση με τη μονάδα εμφάνισης BrainPort ή γλώσσας, η έξοδος PoNS δεν μεταφέρει πληροφορίες και δεν μπορεί να διαμορφωθεί από εξωτερικό σήμα. Για να παραφράσω το έγγραφο στον προηγούμενο σύνδεσμο, αφού οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η προπόνηση ισορροπίας με το BrainPort βελτίωσε την απόδοση ακόμη και για μήνες μετά την απομάκρυνση της συσκευής από το στόμα, υποψιάστηκαν ότι η ίδια η ηλεκτροτακτική διέγερση θα μπορούσε με κάποιο τρόπο να διευκολύνει τη νευροαποκατάσταση, ακόμη και χωρίς να παρέχονται πληροφορίες η οθόνη της γλώσσας. Η πρώτη έκδοση της συσκευής PoNS είχε ένα τετράγωνο πλέγμα ηλεκτροδίων όπως η συσκευή που περιγράφεται εδώ, αλλά αξίζει να σημειωθεί ότι οι επόμενες εκδόσεις (ξεκινώντας από την έκδοση 2 το 2011) της συσκευής PoNS δεν διαθέτουν πλέγμα ηλεκτροδίων τετραγώνου εξόδου, χρησιμοποιώντας μάλλον αόριστα μισοφέγγαρο -σε σχήμα σελήνης που ταιριάζει στο μπροστινό μέρος της γλώσσας και έχει 144 ηλεκτρόδια. Λάβετε υπόψη ότι ο συντάκτης αυτού του Instructable δεν μπορεί να δηλώσει με σιγουριά ότι η συσκευή PoNS κάνει όντως οτιδήποτε χρήσιμο.

3. Λειτουργία επιδεξιότητας

Ειδικά ζητούμενο από τον Επίτροπο, η λειτουργία επιδεξιότητας παρακολουθεί την κάμψη του πρώτου και του δεύτερου αρθρώματος κάθε δακτύλου στο δεξί χέρι. Δέκα ενεργά ηλεκτρόδια εμφανίζονται κατά μήκος του μπροστινού μέρους της γλώσσας εάν το χέρι δεν είναι λυγισμένο, κάθε ενεργό ηλεκτρόδιο αντιστοιχεί σε μια άρθρωση. Καθώς οι αρθρώσεις κάμπτονται, τα αντίστοιχα ενεργά ηλεκτρόδια μετακινούνται από μπροστά προς τα πίσω της γλώσσας, παρέχοντας ηλεκτροτακτική ανάδραση που περιγράφει τη θέση του χεριού του χρήστη.

Βήμα 2: Λίστα μερών

[Συνολικό κόστος: $ 471,88 USD από 2018-09-14]

10x 47K ohm 0603

10x MUX506IDWR

15x UMK107ABJ105KAHT

110x VJ0603Y104KXAAC

120x RT0603FRE0710KL

110x MCT06030C1004FP500

5x TNPW060340K0BEEA

5x HRG3216P-1001-B-T1

5x DAC7311IDCKR

5x LM324D

10x SN7400D

10x M20-999404

3x Καλώδια κορδέλας από γυναίκα σε γυναίκα, 40 σύρματα/καλώδιο

Πίνακες κυκλώματος πλέγματος ηλεκτροδίων 5x γλώσσας

5x Πίνακες κυκλώματος οδηγού εξόδου

2x Arduino uno

2x μονάδες XL6009 Boost

Κάτοχος 1x 6AA

Κλιπ μπαταρίας 1x 9v

1x διακόπτης τροφοδοσίας

1x πληκτρολόγιο/οθόνη VMA203

1x Επιταχυνσιόμετρο, μονάδα ADXL335

10x Flex αισθητήρες, σύμβολο φάσματος flex 2,2"

50 πόδια Σύρμα 24 AWG

2x Γάντια (πωλούνται μόνο σε ζευγάρια)

Βήμα 3: Πίνακες κυκλωμάτων

Παρήγγειλα πλακέτες κυκλώματος μέσω του Seeed Studio FusionPCB. Τα αρχεία.zip που περιλαμβάνονται σε αυτό το βήμα είναι τα απαιτούμενα αρχεία gerber. Οι πίνακες οδηγού μπορούν να γίνουν με τις προεπιλεγμένες ρυθμίσεις του Seeed, αλλά το πλέγμα ηλεκτροδίων γλώσσας απαιτεί υψηλότερη ακρίβεια (απόσταση 5/5 εκατ.) Και επιχρύσωση (ENIG - αν και μπορείτε να πάρετε σκληρό χρυσό αν θέλετε να διαρκέσουν περισσότερο και αν έχετε επιπλέον 200 $). Πήρα επίσης το πλέγμα ηλεκτροδίων γλώσσας κατασκευασμένο με την πιο λεπτή επιλογή πλακέτας κυκλώματος, 0,6 mm, το οποίο το καθιστά ελαφρώς εύκαμπτο.

Λόγω του υψηλού κόστους των εύκαμπτων πλακών κυκλωμάτων πολυϊμιδίου, επιλέξαμε να χρησιμοποιήσουμε μια άκαμπτη σανίδα για αυτό το πρωτότυπο. Άλλοι που διαβάζουν αυτές τις οδηγίες που θέλουν να κατασκευάσουν αυτή τη συσκευή σε πολυϊμίδιο θα πρέπει να έχουν κατά νου ότι η απαιτούμενη ακρίβεια είναι ίχνη 5mil / απόσταση 5mil, το οποίο το Seeedstudio δεν θα παρέχει σε εύκαμπτο PCB. Μπορείτε -πιθανώς- να ξεφύγετε με την κατασκευή του στη διαδικασία 6mil / 6mil Το Seeed χρησιμοποιεί για το πολυϊμίδιο, αλλά να περιμένετε ότι κάποια από τις σανίδες θα είναι ελαττωματικά και εξετάστε / δοκιμάστε το καθένα. Επίσης, μια σειρά από εύκαμπτες σανίδες από πολυϊμίδιο κοστίζει περίπου 320 $, τελευταία έλεγξα.

Αφού λάβετε τις σανίδες ηλεκτροδίων γλώσσας, θα χρειαστεί να κόψετε το περίσσευμα υλικού. Χρησιμοποίησα κλώνο dremel με λειαντικό δίσκο κοπής.

Βήμα 4: Πρόγραμμα οδήγησης εξόδου Arduino

Το πρόγραμμα οδήγησης εξόδου Arduino ελέγχει τους πίνακες κυκλωμάτων εξόδου για να κινούν τα ηλεκτρόδια με βάση τη σειριακή είσοδο από τη γεννήτρια πλαισίων Arduino. Σημειώστε ότι οι μισές έξοδοι είναι συνδεδεμένες ως ανεστραμμένη εικόνα των άλλων, οπότε ο κωδικός προγράμματος οδήγησης εξόδου είναι λίγο περίεργο να το λάβετε υπόψη.

Βήμα 5: Γεννήτρια καρέ Arduino

Η γεννήτρια πλαισίων Arduino λαμβάνει δεδομένα από το γάντι ανίχνευσης θέσης και το επιταχυνσιόμετρο και τα μετατρέπει σε δεδομένα πλαισίου εξόδου που θα ελέγχουν τελικά την οθόνη γλώσσας. Η γεννήτρια πλαισίων Arduino έχει επίσης συνδεδεμένη τη μονάδα πληκτρολογίου/κουμπιού VMA203 και ελέγχει τη διεπαφή χρήστη της συσκευής. Ο κωδικός οδηγού στη γεννήτρια πλαισίου Arduino είναι γεμάτος από μαγικούς αριθμούς (κυριολεκτικές τιμές που χρησιμοποιούνται χωρίς επεξήγηση στον κώδικα) με βάση τις εξόδους των επιμέρους ευέλικτων αισθητήρων - που ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό - και το επιταχυνσιόμετρο.

Βήμα 6: Κύκλωμα πολλαπλών αισθητήρων

Έχω περισσότερους αναλογικούς αισθητήρες από αναλογικές εισόδους, οπότε έπρεπε να χρησιμοποιήσω έναν πολυπλέκτη.

Βήμα 7: Κύκλωμα προγράμματος οδήγησης εξόδου

Επισυνάπτεται εδώ ως.pdf γιατί αλλιώς το Instructables θα το συμπιέσει τόσο που γίνεται δυσανάγνωστο.

Βήμα 8: Διάταξη συστήματος

Σημείωση: Και οι δύο συσκευές BrainPort και PoNS ενεργοποιούν ταυτόχρονα πολλά ηλεκτρόδια. Όπως ενσύρματα και κωδικοποιημένα εδώ, αυτή η συσκευή ενεργοποιεί μόνο ένα ηλεκτρόδιο κάθε φορά. Κάθε πλακέτα κυκλώματος εξόδου έχει ξεχωριστές γραμμές επιλογής τσιπ και ενεργοποίησης εξόδου, οπότε αυτός ο σχεδιασμός _μπορεί να ρυθμιστεί για να ενεργοποιεί πολλά ηλεκτρόδια ταυτόχρονα, απλώς δεν το έχω συνδέσει για να το κάνω.

Βήμα 9: Προετοιμασία του γάντι αισθητήρα Flex

Οι καρφίτσες των εύκαμπτων αισθητήρων είναι πολύ εύθραυστες και σκίζονται εύκολα. Η εκτεθειμένη επιφάνεια των εύκαμπτων αισθητήρων είναι επίσης ευαίσθητη σε βραχυκυκλώματα. Συγκόλλησα σύρματα στους εύκαμπτους αισθητήρες και στη συνέχεια περικύκλωσα πλήρως τους κόμβους με θερμή κόλλα για να τα προστατέψω από ζημιές. Οι εύκαμπτοι αισθητήρες στη συνέχεια προσαρτήθηκαν σε ένα γάντι με το μέσο κάθε αισθητήρα τοποθετημένο πάνω από την άρθρωση του οποίου η κάμψη έπρεπε να μετρηθεί. Φυσικά, η εμπορική έκδοση αυτού πωλείται για περισσότερα από $ 10, 000.

Βήμα 10: Φυσική συναρμολόγηση

Επειδή τα εκατό σύρματα από τους πίνακες κυκλωμάτων οδηγού στο πλέγμα ηλεκτροδίων γλώσσας είναι τόσο πολλά, γίνονται σχετικά άκαμπτα ως άθροισμα. Για να εκπαιδεύσετε την ισορροπία με αυτήν τη συσκευή πρέπει να μπορείτε να κινείτε το κεφάλι σας ελεύθερα διατηρώντας το πλέγμα του ηλεκτροδίου γλώσσας στη θέση του στη γλώσσα. Για αυτούς τους λόγους, ήταν πιο λογικό να τοποθετήσετε τις πλακέτες κυκλωμάτων οδηγού σε κράνος.