Translingvāls neirostimulators: 10 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šo projektu pasūtīja Marks no Nova Scotia. Tas daļēji maksāja USD 471,88, un tā projektēšana un izgatavošana aizņēma 66,5 stundas. Divas iepriekš redzamās fotogrāfijas ar plastmasas kastīti ir no ierīces otrās (pievienotās) iterācijas, ko pasūtījis kāds kolēģis Vācijā.

Ja jūs esat tāds pats kā es, jūsu pirmā saskare ar šo ierīci bija ziņu rakstos, kuros bija attēli ar neredzīgiem cilvēkiem, kuri to izmantoja, lai "redzētu" zemas izšķirtspējas attēlu, parādot to uz elektrodu režģa uz mēles. Ierīcei ir arī pielietojums dažāda veida rehabilitācijās - "BrainPort" variantu var izmantot, lai ārstētu līdzsvara deficītu, izmantojot vestibulāro maņu aizvietošanu, un, iespējams, vienkārši nosūtot impulsus caur katru elektrotaktīvās mēles stimulācijas ierīces elektrodu (apvienojumā ar atbilstošiem vingrinājumiem, piem. līdzsvara apmācība) var uzlabot dažus neiroloģiskus apstākļus, kas mani mulsina. Esmu arī dzirdējis dažus ziņojumus, ka PoNS ierīce (kas stimulē mēli, bet caur to nesūta nekādu informāciju) ir pseidozinātne un neko nedara, lai uzlabotu cilvēku veselības stāvokli. Pašlaik nav pietiekami daudz pētījumu, lai droši apgalvotu, ka PoNS ierīce ir kaut kam noderīga, un dokumentus, kuros tiek apgalvota PoNS un citu līdzīgu ierīču efektivitāte, finansēja ierīču ražotāji, kas ir visu veidu aizdomīgi, jo raksturīgi interešu konflikti. Es, quicksilv3rflash, nesniedzu pretenzijas par šīs ierīces medicīnisko efektivitāti, tas ir tikai veids, kā to izveidot, ja vēlaties.

Jebkurā gadījumā, kā tas vienmēr notiek ar maniem medicīniskās aparatūras klonu projektiem, manis atrastās komerciālās versijas rokasgrāmatā ir norādīta absurdi augsta cena-vairāk nekā 5000 USD, kas ir pārmērīgi augsta, ņemot vērā detaļu faktiskās izmaksas (USD 471,88 USD no 2018-09) -14). Šai tehnoloģijai ir daudz dažādu komerciālu dizainu ar dažādām tīkla izšķirtspējām un maksimālajām izejas specifikācijām (es redzēju izejas sprieguma maksimumu, kas svārstās no 19 V līdz 50 V, izeja pēc tam tiek novirzīta caur aptuveni 1 kOhm rezistoru un 0,1 uF līdzstrāvas bloķēšanas kondensatoru). Šī nav precīza kopija nevienai komerciālai versijai; tas ir paredzēts, lai atdarinātu vairākus dažādus komerciālus dizainus, un tam ir pilnīgi jauns režīms (veiklības apmācība) pēc komisāra pieprasījuma.

1. darbība: izvades režīmi

Šeit aprakstītajai ierīcei ir trīs izejas režīmi:

1. BrainPort līdzsvara emulators

BrainPort tika izstrādāts, pamatojoties uz agrāko mēles displeja vienību (TDU). Treniņu līdzsvaram BrainPort tiek izmantots, lai parādītu 2x2 rakstu uz 10x10 mēles elektrodu režģa. Modelis uz mēles elektrodu režģa darbojas nedaudz tā, it kā tas būtu fizisks objekts, ko pārvieto gravitācija; tas paliek režģa centrā, ja lietotāja galva ir pacelta taisni. Ja lietotājs noliecas uz priekšu, raksts virzās uz lietotāja mēles priekšpusi, un, ja lietotājs noliecas pa labi, modelis virzās uz lietotāja mēles labo pusi. Tas pats attiecas uz noliekšanos pa kreisi vai atpakaļ (raksts pārvietosies no režģa centra uz lietotāja mēles kreiso vai aizmuguri).

2. PoNS emulators

Atšķirībā no BrainPort vai Tongue Display Unit, PoNS izeja nesatur nekādu informāciju un to nevar modulēt ar ārēju signālu. Pārfrāzējot iepriekšējās saites rakstu, pēc tam, kad pētnieki atklāja, ka līdzsvara apmācība ar BrainPort uzlaboja veiktspēju pat mēnešus pēc ierīces izņemšanas no mutes, viņiem bija aizdomas, ka elektrotaktilā stimulācija pati par sevi varētu kaut kā atvieglot neirorehabilitāciju, pat ja informācija netiek ievadīta mēles displejs. Pirmajai PoNS ierīces versijai bija kvadrātveida elektrodu režģis, kā šeit aprakstītajai ierīcei, taču ir vērts atzīmēt, ka nākamajām PoNS ierīces versijām (sākot ar 2. versiju 2011. gadā) nav kvadrātveida izejas elektrodu režģa, izmantojot diezgan neskaidru pusmēness -mēness formas, kas der gar mēles priekšpusi un kurā ir 144 elektrodi. Lūdzu, ņemiet vērā, ka šīs pamācības autors nevar droši apgalvot, ka PoNS ierīce patiešām dara kaut ko noderīgu.

3. Veiklības režīms

Pēc komisāra pieprasījuma veiklības režīms izseko labās rokas katra pirksta pirmā un otrā pirksta izliekumu. Desmit aktīvi elektrodi tiek parādīti gar mēles priekšpusi, ja roka ir neelastīga, katrs aktīvais elektrods atbilst savienojumam. Kad locītavas ir saliektas, attiecīgie aktīvie elektrodi pārvietojas no mēles priekšpuses uz aizmuguri, nodrošinot elektrotaktilu atgriezenisko saiti, kas raksturo lietotāja rokas stāvokli.

2. darbība: detaļu saraksts

[Kopējās izmaksas: 471.88 USD uz 2018. gada 14. septembri]

10x 47K omi 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 lentes kabeļi no sievietes līdz sievietei, 40 vadi/kabelis

5x mēles elektrodu režģa shēmas plates

5x izejas draivera shēmas plates

2x Arduino uno

2x XL6009 Boost moduļi

1x 6AA turētājs

1x 9v akumulatora skava

1x barošanas slēdzis

1x VMA203 tastatūra/ekrāns

1x akselerometrs, ADXL335 modulis

10x Flex sensori, spektra simbols flex 2.2"

50 pēdas 24 AWG vads

2x cimdi (tiek pārdoti tikai pa pāriem)

3. darbība: shēmas plates

Es pasūtīju shēmas plates caur Seeed Studio FusionPCB. Šajā solī iekļautie.zip faili ir nepieciešamie gerber faili. Vadītāja dēļus var izgatavot, izmantojot Seeed noklusējuma iestatījumus, bet mēles elektrodu režģim ir nepieciešama lielāka precizitāte (5/5 milj klīrenss) un apzeltīšana (ENIG - lai gan jūs varētu iegūt cietu zeltu, ja vēlaties, lai tie kalpotu ilgāk un jums ir papildu USD 200). Es arī ieguvu mēles elektrodu režģi, kas izgatavots ar plānāko shēmas plates opciju - 0,6 mm, kas padara to nedaudz elastīgu.

Elastīgo poliimīda shēmas plates augsto izmaksu dēļ mēs izvēlējāmies šim prototipam izmantot stingru plāksni. Citiem, kas lasa šīs instrukcijas un vēlas, lai šī ierīce tiktu izgatavota uz poliimīda, jāņem vērā, ka nepieciešamā precizitāte ir 5 mili pēdas / 5 mililitri, ko Seeedstudio nesniegs elastīgajā PCB. Jūs, iespējams, varat izvairīties no tā izgatavošanas 6 ml / 6 mililitru procesā. Redzamie poliimīda lietošanas veidi, taču sagaidiet, ka daži dēļi būs bojāti, un pārbaudiet / pārbaudiet katru no tiem. Arī elastīgu poliimīda plākšņu skrējiens maksā apmēram 320 USD, pēdējo reizi pārbaudīju.

Pēc mēles elektrodu dēļu saņemšanas jums vajadzēs nogriezt lieko materiālu. Es izmantoju dremel klonu ar abrazīvu griezuma disku.

4. darbība: izejas draiveris Arduino

Izejas draiveris Arduino kontrolē izejas shēmas plates, lai vadītu elektrodus, pamatojoties uz sērijveida ieeju no rāmja ģeneratora Arduino. Ņemiet vērā, ka puse no izejām ir pievienota kā apgriezts citu attēlu, tāpēc izejas draivera kods ir nedaudz dīvains, lai to ņemtu vērā.

5. darbība: kadru ģenerators Arduino

Kadru ģenerators Arduino ņem datus no pozicionēšanas cimdiem un akselerometra un pārvērš tos izvades rāmja datos, kas galu galā kontrolēs mēles displeju. Rāmja ģeneratoram Arduino ir pievienots arī tastatūras/pogas modulis VMA203, un tas kontrolē ierīces lietotāja saskarni. Vadītāja kods rāmja ģeneratorā Arduino ir pilns ar maģiskiem skaitļiem (burtiskās vērtības, kuras kodā tiek izmantotas bez paskaidrojumiem), pamatojoties uz atsevišķu elastīgo sensoru izvadiem - kas ir ļoti atšķirīgi - un akselerometru.

6. darbība: sensora multipleksora ķēde

Man ir vairāk analogo sensoru nekā analogo ieeju, tāpēc man vajadzēja izmantot multipleksoru.

7. darbība: izejas draivera ķēde

Šeit pievienots kā.pdf, jo pretējā gadījumā Instructables to saspiež tik ļoti, ka tas kļūst nesalasāms.

8. darbība: sistēmas izkārtojums

Piezīme. Gan BrainPort, gan PoNS ierīces vienlaikus aktivizē vairākus elektrodus. Kā vadu un kodēts šeit, šī ierīce vienlaikus aktivizē tikai vienu elektrodu. Katrai izejas shēmas platei ir atsevišķas mikroshēmas izvēles un izejas iespējošanas līnijas, tāpēc šo dizainu _var iestatīt, lai vienlaikus aktivizētu vairākus elektrodus, es vienkārši neesmu to pieslēdzis.

9. solis: elastīgā sensora cimda sagatavošana

Elastīgo sensoru tapas ir ļoti trauslas un viegli noplēšamas. Arī elastīgo sensoru atklātā virsma ir jutīga pret īssavienojumiem. Es pielodēju vadus pie elastības sensoriem un pēc tam pilnībā ieskauju savienojumus ar karstu līmi, lai pasargātu tos no bojājumiem. Pēc tam elastīgie sensori tika piestiprināti cimdam, katra sensora vidus novietojot pāri locītavai, kuras lieces bija jāmēra. Protams, tā komerciālā versija tiek pārdota par vairāk nekā 10 000 USD.

10. solis: fiziskā montāža

Tā kā simts vadu no vadītāja shēmas plates līdz mēles elektrodu režģim ir tik daudz, tie kļūst salīdzinoši neelastīgi kā kopums. Lai trenētu līdzsvaru ar šo ierīci, jums ir jāspēj brīvi pārvietot galvu, vienlaikus saglabājot mēles elektrodu režģi. uz mēles. Šo iemeslu dēļ bija loģiskāk piestiprināt vadītāja shēmas plates pie ķiveres.