Banda de susținere Sleep Reader: 24 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Te-ai întrebat vreodată cum dormi noaptea? Dispozitive precum FitBit urmăresc somnul analizându-ți mișcarea pe tot parcursul nopții, dar nu se pot uita la ceea ce face creierul tău.

După un semestru de învățare despre instrumentele medicale, clasa noastră a fost provocată cu sarcina de a crea un dispozitiv portabil pentru a măsura o variabilă biologică. Eu și partenerul meu am ales să dezvoltăm o bandă de susținere care să arate ce face creierul tău în timp ce dormi. Banda pentru cap citește semnale ale undelor cerebrale pentru a monitoriza tiparele de somn. Identifică modul în care undele creierului utilizatorului progresează prin faze alfa, beta, gamma și delta în timpul nopții. Datele pot fi apoi exportate și analizate în Excel.

Am menționat și stilul său?

Pasul 1: Materiale și instrumente

Pentru a construi bentita Sleep Reader, veți avea nevoie de următoarele materiale:

1. Bandă (o bandă HOTER Sportline a fost folosită pentru acest proiect)
2. Microcontroler Adafruit Flora
3. Modulul Flora Wearable Bluefruit LE
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Snaps
6. Fir conductiv
7. Fire
8. Fir
9. Acumulator
10. Bitalino EEG cu cablu UC-E6 și cablu cu electrod cu 3 conductori
11. Țesătură
12. Curea elastică

Următoarele instrumente vă vor ajuta să construiți bandă:

1. Știft de cusut
2. Foarfece
3. Decapanti de sârmă
4. Fier de lipit și metal de umplutură

Pasul 2: Pregătirea

Înainte de a-ți construi bandă Sleep Reader, ia-ți ceva timp pentru a afla despre undele creierului și câteva circuite de bază. În creier, celulele speciale cunoscute sub numele de neuroni orchestrează diferite activități în corp. Acești neuroni conduc spectacolul trimițând mici semnale electrice care iau forma undelor. Se știe că creierul produce patru tipuri diferite de unde - alfa, beta, theta și delta. Aceste unde se disting prin game specifice de frecvențe și fiecare gamă corespunde anumitor niveluri de activitate mentală. Banda dvs. de cap va utiliza un dispozitiv numit electroencefalogramă sau EEG pentru a identifica aceste unde pe măsură ce creierul le produce în timpul somnului.

Pentru a vă face Sleep Reader, va trebui să conectați câteva dispozitive la bandă. Principalele dispozitive sunt un microprocesor, care este un mic computer; un modul Bluetooth, care este un cip care permite bandei de comunicare cu computerul dvs.; un NeoPixel, care este o lumină care schimbă culoarea; un EEG; și o baterie.

Sistemul complet este construit prin conectarea fiecărui dispozitiv împreună în locații specifice prin intermediul firului conductiv. Dacă nu ați avut experiență în utilizarea acestor fire, un tutorial este disponibil aici. Firele sunt legate în snaps care vă permit să atașați și să scoateți cu ușurință microprocesorul Flora și modulul bluetooth. Un capăt al clemei va intra în țesătură și altul merge pe un dispozitiv electric. Un tutorial pentru implementarea acestor snaps este disponibil aici.

După ce sistemul este construit, acesta trebuie să fie furnizat cu un cod. Acest proiect utilizează în mod specific codul Arduino. Dacă doriți să vă familiarizați cu codul Arduino, https://www.arduino.cc este plin de tutoriale utile. Pentru a implementa codul utilizat pentru acest proiect, va trebui să descărcați aplicația Arduino de la https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Acest lucru va trebui completat cu placa Flora, disponibilă aici. De asemenea, va trebui să descărcați o mână de alte biblioteci pentru a extinde capacitățile microprocesorului; acest lucru se poate face folosind www.github.com. Bibliotecile necesare sunt:

• Transformată Fourier rapidă (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

În cele din urmă, ar trebui să descărcați aplicația Adafruit Bluefruit LE Connect de pe telefonul dvs. inteligent pentru a fi folosită cu bandă.

Pasul 3: Siguranță

Corpul uman poate rezista doar la o expunere limitată la electricitate, de aceea este necesară o îngrijire adecvată atunci când se utilizează dispozitive electronice. Principiul principal al siguranței electrice este de a evita transformarea corpului într-o cale de curgere electrică prin circuitul alimentat. Câteva practici generale pentru a evita acest lucru sunt:

• Atingeți firele și alte circuite metalice numai când alimentarea este oprită
• Folosiți scule cu mânere izolate
• Încercați să păstrați apa departe de zona de lucru atunci când vă construiți circuitul
• Încercați să lucrați cu o mână în loc de două cât mai mult posibil pentru a reduce riscul curentului electric care vă curge prin inimă

O altă preocupare de care trebuie să știți când vă construiți circuitul este că curentul electric poate aprinde materiale inflamabile, deci trebuie să vă asigurați că firele sunt complet conectate în circuit. În caz contrar, ai putea aprinde părul sau bentita.

Atenție: această bandă de susținere nu este un dispozitiv medical certificat și nu trebuie utilizată pentru diagnosticarea afecțiunilor neurologice.

Pasul 4: Sfaturi și sfaturi

Iată câteva sfaturi de care trebuie să ții cont în timp ce îți construiești bandă de dormit Sleep Reader:

• Asigurați-vă că capetele firului conductor nu se ating unul după celălalt după ce le legați

• Dacă portul nu este disponibil în Arduino când conectați microcontrolerul la Arduino, urmați pașii următori pentru a vă încărca codul:

  1. În timp ce microcontrolerul este conectat, încărcați codul în timp ce țineți apăsat butonul de resetare de pe microcontroler
  2. Când bara de stare trece de la compilare la încărcare, eliberați butonul de resetare
  3. Codul ar trebui încărcat și portul ar trebui acum recunoscut
• Când lipiți pe butoane, aveți grijă să evitați lipirea a doi pini împreună, astfel încât să nu vă scurtați circuitul. Un multimetru poate fi folosit pentru a testa dacă s-a creat sau nu o conexiune între pini
• Asigurați-vă că butoanele rămân conectate atunci când puneți bandă
• Asigurați-vă că modulul Bluetooth este în modul de date și nu în modul de comandă
• Odată ce banda dvs. de cap a fost construită, veți dori să vă asigurați că funcționează eficient! Pentru a obține un semnal bun, asigurați-vă că aveți un contact curat între electrozi și frunte ștergând praful, firele libere, părul sau alte interferențe.

Pasul 5: Începeți să vă construiți circuitul

Acum, că ați fost echipat cu câteva proceduri de cunoștințe de bază și de siguranță, sunteți gata să construiți bandă de susținere orară. Citiți cu atenție următoarele instrucțiuni și observați comentariile lăsate pe imagini cu instrucțiuni suplimentare.

Pasul 6: Diagrama circuitului

Diagrama de circuit de mai sus prezintă conexiunile din circuitul finalizat. Utilizați această schemă de circuit ca referință pentru a vă asigura că circuitul dvs. a fost conectat corect.

Pasul 7: lipirea se fixează în microprocesorul Flora

Dacă nu ați verificat linkul către tutorial despre cum să utilizați snaps în pasul „Pregătire”, verificați-l acum. În acest moment, veți conecta snap-urile la microprocesor și la modulul bluetooth. Nu doriți să deranjați această parte, deoarece un loc de muncă lipit poate să vă strice circuitul.

Microprocesorul va necesita snaps pe următorii pini:

• Toți cei 3 pini de masă (GND)
• Ambii pini de alimentare de 3,3V
• SCL # 3
• RX # 0
• TX # 1
• Pin digital # 9

Pasul 8: lipirea se fixează în modulul Bluetooth

Și modulul bluetooth va necesita snaps pe acești pini:

• Putere 3.3V
• TX
• RX
• GND

Pasul 9: Coaseți snaps în țesături pentru microprocesorul Flora

Acum puteți coase celălalt capăt al clemelor pe țesătură. Asigurați-vă că utilizați modulul bluetooth și microprocesorul cu clipurile lor atașate pentru a alinia corect aceste clipuri!

Pasul 10: Coaseți snaps în material pentru modulul Bluetooth

Acum coaseți clipurile pentru Bluetooth.

Pasul 11: Conectați modulul Bluetooth la microprocesorul Flora

Apoi conectați modulul Bluetooth la microprocesorul Flora prin coaserea firului conductiv între clapetele respective pentru fiecare dispozitiv. Sunt necesare următoarele conexiuni pin:

1. Bluetooth 3.3V la microprocesor 3.3V
2. Bluetooth TX către microprocesor RX # 0
3. Bluetooth RX către microprocesor TX # 1
4. Bluetooth GND la microprocesor GND

Pasul 12: Sârmă Neo Pixel la MicroProcesorul Flora

Conectați Neo Pixel la microprocesor în modul următor:

1. LED NeoPixel intrat în pinul digital # 9 al microprocesorului
2. Masă NeoPixel la masă microprocesor
3. NeoPixel Power to Microprocessor Power

Pasul 13: conectați pachetul de baterii la microprocesorul Flora

Această parte este destul de importantă; s-ar putea să aveți nevoie de o sursă de energie pentru ca totul să funcționeze!

Pasul 14: Construiți cablul EEG

Acest cablu este construit folosind cipul EEG, cablul cu 3 conductori și cablul UC-E6. Cipul EEG trebuie să fie aliniat corespunzător, astfel încât capătul care scrie „EEG” să fie conectat la cablul electrodului, așa cum se arată în imaginea de mai sus.

Pasul 15: conectați EEG la microprocesorul Flora

Conectați cablul EEG la microprocesorul Flora. Imaginea de mai sus este etichetată cu instrucțiuni pentru a arăta punctele adecvate pentru a vă conecta firele. Se vor face următoarele conexiuni:

1. Sârmă roșie la putere
2. Sârmă neagră la masă
3. Sârmă purpurie la SCL # 3

Pasul 16: Cusătură electrozi în bandă

Coaseți electrozii în interiorul bandei. Asigurați-vă că electrozii sunt așezați în pozițiile corespunzătoare. Privind la interiorul bandei, electrodul roșu ar trebui să fie plasat în stânga, electrodul alb ar trebui să fie în mijloc, iar electrodul negru ar trebui să fie în dreapta.

Pasul 17: Cusătură pânză și curea la bandă

Acum v-ați completat bentita! Woo hoo!

Pasul 18: Încărcați codul

Acum puteți încărca acest cod pe bandă pentru a vă oferi abilități de citire a minții!

Pasul 19: Conectați bandă la telefon

Deschideți aplicația Adafruit Bluefruit LE Connect și conectați-vă telefonul la Adafruit Bluefruit LE.

Pasul 20: Puneți bandă și colectați date

Acum puteți să vă puneți bentița și să o testați! Puteți selecta „UART” din aplicația Adafruit Bluefruit LE Connect pentru a vizualiza datele pe măsură ce intră.

Pasul 21: Exportați date de la telefon la computer

Odată ce datele dvs. au fost colectate, puteți exporta datele în mai multe formate de fișiere. Vă recomandăm să îl exportați ca fișier.txt pentru analiză în Excel.

Pasul 22: Analiza datelor

Iată un exemplu al tipului de grafic pe care îl puteți face pentru a vizualiza și interpreta datele din bandă. Avem intervalele delta, teta, alfa și beta toate marcate pentru a arăta în ce interval se încadrează fiecare punct.

Pasul 23: Idei suplimentare

După ce ați finalizat bentita Sleep Reader, nu ezitați să explorați câteva modificări ale designului. Poate încercați să modificați codul pentru a colecta automat datele și a genera un raport care evaluează tiparele de somn ale utilizatorului. Sau puteți conecta un ceas în timp real pentru a monitoriza ora exactă a nopții când utilizatorul adoarme, progresează prin somn profund și somn REM și se trezește. Poate că sunteți interesat să înregistrați convorbiri de somn, caz în care puteți include un înregistrator audio care este activat atunci când utilizatorul lovește REM sleep. Posibilitățile sunt nelimitate!

Pasul 24: Recunoaștere

Porțiunea de transformare fourier a codului pentru acest proiect a folosit codul postat pe această pagină pe Norwegian Creations. De asemenea, porțiunea NeoPixel din cod a făcut referire la exemplele furnizate de Adafruit.