Neurostimulator translingv: 10 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Acest proiect a fost comandat de Mark din Nova Scoția. A costat 471,88 USD în piese și a durat 66,5 ore pentru proiectare și construire. Cele două fotografii de mai sus cu cutia de plastic provin din a doua iterație (inclusă) a dispozitivului, comandată de un coleg din Germania.

Dacă sunteți ca mine, prima dvs. expunere la acest dispozitiv a fost în articolele de știri care aveau imagini cu nevăzători care îl foloseau pentru a „vedea” o imagine cu rezoluție redusă afișând-o pe o grilă de electrozi pe limba lor. Dispozitivul are, de asemenea, aplicații în diferite tipuri de reabilitare - varianta „BrainPort” poate fi utilizată pentru a trata deficiențele de echilibru prin substituția senzorială vestibulară și se presupune că trimite doar impulsuri prin fiecare electrod al unui dispozitiv de stimulare a limbii electrotactile (combinat cu exerciții relevante, de ex. antrenament de echilibru) poate îmbunătăți unele condiții neurologice, ceea ce mă încurcă. Am auzit, de asemenea, câteva rapoarte că dispozitivul PoNS (care stimulează limba, dar nu trimite informații prin ea) este pseudostiință și nu face nimic în ceea ce privește îmbunătățirea stărilor medicale ale oamenilor. În prezent, există cercetări insuficiente pentru a spune cu certitudine că dispozitivul PoNS este util pentru orice, iar lucrările care susțin eficacitatea dispozitivului PoNS și altele asemenea au fost finanțate de producătorii de dispozitive, ceea ce este tot felul de suspecte din cauza conflicte de interese inerente. Eu, quicksilv3rflash, nu fac nicio afirmație cu privire la eficacitatea medicală a acestui dispozitiv, acesta este doar modul în care îl puteți construi dacă doriți.

Oricum, așa cum se întâmplă întotdeauna pentru proiectele mele de clonare a hardware-ului medical, manualul pentru versiunea comercială pe care l-am găsit prezintă un preț absurd de ridicat - mai mult de 5000 USD, excesiv de mare având în vedere costul real al pieselor (471,88 USD începând cu 2018-09 -14). Există multe modele comerciale diferite ale acestei tehnologii, cu rezoluții variabile ale rețelei și specificații maxime de ieșire (am văzut tensiunea maximă de ieșire variind de la 19v la 50v, ieșirea fiind apoi dirijată printr-un rezistor de aproximativ 1kOhm și un condensator de 0,1uF DC-blocare). Aceasta nu este o copie exactă a niciunei versiuni comerciale; este conceput pentru a emula mai multe modele comerciale diferite și are un mod complet nou (instruire Dexterity) la cererea comisarului.

Pasul 1: Moduri de ieșire

Dispozitivul descris aici are trei moduri de ieșire:

1. Emulatorul de echilibru BrainPort

BrainPort a fost dezvoltat pe baza vechii unități de afișare a limbii (TDU). Pentru echilibrarea antrenamentului, BrainPort este utilizat pentru a afișa un model de 2x2 pe o rețea de electrozi cu limbă de 10x10. Modelul de pe grila electrodului de limbă acționează oarecum ca și cum ar fi un obiect fizic mișcat de gravitație; rămâne în centrul grilei dacă capul utilizatorului este ținut drept. Dacă utilizatorul se apleacă înainte, modelul se deplasează spre partea din față a limbii utilizatorului și, dacă utilizatorul se apleacă spre dreapta, modelul se deplasează spre partea dreaptă a limbii utilizatorului. Același lucru este valabil și pentru înclinarea spre stânga sau spre spate (modelul se va deplasa de la centrul grilei spre stânga sau spatele limbii utilizatorului).

2. Emulator PoNS

Spre deosebire de BrainPort sau Tongue Display Unit, ieșirea PoNS nu conține nicio informație și nu poate fi modulată de un semnal extern. Pentru a parafraza hârtia din linkul anterior, după ce cercetătorii au descoperit că antrenamentul de echilibru cu BrainPort a îmbunătățit performanța chiar și luni de zile după ce dispozitivul a fost scos din gură, au bănuit că stimularea electrotactilă în sine ar putea cumva să faciliteze neurorehabilitarea, chiar și fără a fi furnizate informații prin intermediul afișarea limbii. Prima versiune a dispozitivului PoNS avea o rețea de electrod pătrat ca dispozitivul descris aici, dar merită menționat faptul că versiunile ulterioare (începând cu versiunea 2 în 2011) ale dispozitivului PoNS nu au o rețea de electrod de ieșire pătrată, folosind mai degrabă o semilună vagă -unul în formă de lună care se potrivește de-a lungul părții frontale a limbii și are 144 de electrozi. Vă rugăm să rețineți că autorul acestui instructabil nu poate afirma cu încredere că dispozitivul PoNS face de fapt ceva util.

3. Modul de îndemânare

Solicitată în mod specific de comisar, modul de dexteritate urmărește flexia primelor și celei de-a doua articulații a fiecărui deget pe mâna dreaptă. Zece electrozi activi sunt afișați de-a lungul părții frontale a limbii dacă mâna este neflexată, fiecare electrod activ corespunde unei articulații. Pe măsură ce articulațiile sunt flexate, electrozii activi corespunzători se deplasează din fața spre spatele limbii, oferind feedback electrotactil care descrie poziția mâinii utilizatorului.

Pasul 2: Lista pieselor

[Cost total: 471,88 USD în data de 14.09.2018]

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 cabluri panglică de la mamă la mamă, 40 fire / cablu

Plăci de circuite cu grilă de 5 x limbi

Plăci de circuite pentru driverul de ieșire 5x

2x Arduino uno

2x XL6009 module Boost

1x suport 6AA

1x clema bateriei de 9v

1x comutator de alimentare

1x tastatură / ecran VMA203

1x accelerometru, modul ADXL335

10x senzori Flex, simbol spectru flex 2.2"

50ft. Sârmă de 24 AWG

2x mănuși (vândute doar în perechi)

Pasul 3: Plăci de circuit

Am comandat circuite prin Seeed Studio FusionPCB. Fișierele.zip incluse în acest pas sunt fișierele gerber necesare. Plăcile șoferului pot fi realizate cu setările implicite ale lui Seeed, dar grila electrodului de limbă necesită o precizie mai mare (5/5 mil. De spațiu liber) și placare cu aur (ENIG - deși ați putea obține aur tare în loc dacă doriți să dureze mai mult și dacă ai 200 de dolari în plus). Am obținut, de asemenea, grila electrodului de limbă fabricată cu cea mai subțire opțiune pentru placa de circuit, 0,6 mm, ceea ce o face ușor flexibilă.

Datorită costului ridicat al plăcilor de circuite flexibile din poliimidă, am ales să folosim o placă rigidă pentru acest prototip. Alții care citesc aceste instrucțiuni care doresc ca acest dispozitiv să fie fabricat pe poliimidă ar trebui să aibă în vedere că precizia necesară este urmele de 5mil / 5mil clearance, pe care Seeedstudio nu le va furniza în PCB flexibil. Puteți, probabil, să scăpați de a fi fabricat în procesul de 6mil / 6mil pe care Seeed îl folosește pentru poliimidă, dar vă așteptați ca unele dintre plăci să fie defecte și să le examinați / testați pe fiecare. De asemenea, o serie de plăci flexibile din poliimidă costă aproximativ 320 USD, ultima dată când am verificat.

După primirea plăcilor cu electrozi cu limbă, va trebui să tăiați excesul de material. Am folosit o clonă dremel cu un disc de tăiere abraziv.

Pasul 4: Driver de ieșire Arduino

Driverul de ieșire Arduino controlează plăcile de circuit de ieșire pentru a conduce electrozii pe baza intrării seriale de la generatorul de cadre Arduino. Rețineți că jumătate din ieșiri sunt conectate ca o imagine inversată a celorlalte, deci codul driverului de ieșire este puțin ciudat pentru a lua în considerare acest lucru.

Pasul 5: Generator de cadre Arduino

Generatorul de cadre Arduino preia date de pe mănușa de detectare a poziției și accelerometru și le convertește în datele cadrului de ieșire care vor controla în cele din urmă afișajul limbii. Generatorul de cadre Arduino are, de asemenea, modulul tastatură / buton VMA203 conectat la acesta și controlează interfața utilizator a dispozitivului. Codul driverului din cadrul generatorului de cadre Arduino este plin de numere magice (valori literale utilizate fără explicații în cod) bazate pe ieșirile senzorilor flexibili individuali - care variază foarte mult - și pe accelerometru.

Pasul 6: Circuit multiplexor senzor

Am mai mulți senzori analogici decât intrările analogice, așa că trebuia să folosesc un multiplexor.

Pasul 7: Circuitul driverului de ieșire

Atașat aici ca.pdf, deoarece altfel Instructables îl va comprima atât de mult încât devine ilizibil.

Pasul 8: Aspectul sistemului

Notă: Atât dispozitivele BrainPort, cât și dispozitivele PoNS activează mai mulți electrozi simultan. Așa cum este cablat și codat aici, acest dispozitiv activează doar un singur electrod la un moment dat. Fiecare placă de circuit de ieșire are linii de selectare și activare a cipurilor separate, astfel încât acest design poate fi configurat pentru a activa mai mulți electrozi simultan, doar că nu l-am conectat.

Pasul 9: Pregătirea mănușii senzorului flexibil

Pinii senzorilor flexibili sunt foarte fragili și ușor de rupt. Suprafața expusă a senzorilor flexibili este, de asemenea, susceptibilă la scurtcircuite. Am lipit fire la senzorii flex și apoi am înconjurat complet joncțiunile cu lipici fierbinte pentru a le proteja de daune. Senzorii flex au fost apoi atașați la o mănușă cu mijlocul fiecărui senzor plasat peste articulație a cărei flexie urma să fie măsurată. Bineînțeles, versiunea comercială a acestuia este vândută cu mai mult de 10.000 de dolari.

Pasul 10: Asamblare fizică

Deoarece sutele de fire de la plăcile de circuite ale șoferului la rețeaua electrodului de limbă sunt atât de numeroase, ele devin relativ inflexibile ca agregat. pe limba. Din aceste motive, a avut cel mai mult sens montarea plăcilor de circuite ale șoferului pe o cască.