Транслингвален невростимулатор: 10 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Този проект е поръчан от Марк от Нова Скотия. Това струва $ 471.88 USD на части и отне 66,5 часа за проектиране и изграждане. Двете снимки по -горе с пластмасовата кутия са от втората (приложена) итерация на устройството, поръчана от колега в Германия.

Ако сте като мен, първото ви излагане на това устройство беше в новинарски статии, в които имаше снимки на слепи хора, които го използваха, за да „видят“изображение с ниска разделителна способност, като го изобразят върху решетка с електрод на езика си. Устройството има приложения и в различни видове рехабилитация - вариантът "BrainPort" може да се използва за лечение на дефицити на баланс чрез вестибуларна сензорна подмяна и предполагаемо само изпращане на импулси през всеки електрод на електротактилно устройство за стимулиране на езика (комбинирано със съответни упражнения, напр. тренировка за баланс) може да подобри някои неврологични състояния, което ме озадачава. Чувал съм и някои доклади, че PoNS устройството (което стимулира езика, но не изпраща никаква информация през него) е псевдонаука и не прави нищо по отношение на подобряване на медицинското състояние на хората. Понастоящем няма достатъчно изследвания, за да се каже със сигурност, че PoNS устройството е полезно за всичко, а документите, които твърдят ефективността на PoNS устройството и други подобни, са финансирани от производителите на устройства, което е подозрително поради присъщи конфликти на интереси. Аз, quicksilv3rflash, нямам никакви претенции за медицинската ефективност на това устройство, това е просто как да го изградите, ако искате.

Както и да е, както винаги е при моите проекти за клониране на медицински хардуер, ръководството за комерсиалната версия, която намерих, изброява абсурдно висока цена-повече от $ 5000 USD, прекалено висока предвид действителната цена на частите ($ 471.88 USD към 2018-09 -14). Има много различни търговски дизайни на тази технология, с различна разделителна способност на мрежата и максимални изходни спецификации (видях максимуми на изходното напрежение, вариращи от 19v до 50v, след което изходът се насочва през приблизително 1kOhm резистор и 0.1uF DC блокиращ кондензатор). Това не е точно копие на комерсиална версия; той е проектиран да подражава на няколко различни търговски дизайна и има изцяло нов режим (обучение по сръчност) по искане на комисаря.

Стъпка 1: Изходни режими

Описаното тук устройство има три изходни режима:

1. Емулатор на баланс на BrainPort

BrainPort е разработен на базата на по -ранната Tongue Display Unit (TDU). За тренировъчен баланс BrainPort се използва за показване на модел 2x2 върху решетка с електрод с език 10x10. Моделът върху решетката на електрода на езика действа донякъде, сякаш е физически обект, преместен от гравитацията; той остава в центъра на решетката, ако главата на потребителя е изправена изправена. Ако потребителят се наведе напред, моделът се премества към предната част на езика на потребителя, а ако се наведе надясно, моделът се движи към дясната страна на езика на потребителя. Същото важи и за накланяне наляво или назад (моделът ще се движи от центъра на решетката към лявата или задната част на езика на потребителя).

2. PoNS емулатор

За разлика от BrainPort или Tongue Display Unit, PoNS изходът не носи никаква информация и не може да бъде модулиран от външен сигнал. За да перифразираме статията в предишната връзка, след като изследователите установиха, че тренировката за баланс с BrainPort подобрява производителността дори месеци след изваждането на устройството от устата, те подозираха, че самата електротактилна стимулация може по някакъв начин да улесни неврорехабилитацията, дори без да се подава информация дисплея на езика. Първата версия на PoNS устройството имаше квадратна електродна решетка като описаното тук устройство, но си струва да се отбележи, че следващите версии (започвайки с версия 2 през 2011 г.) на PoNS устройство нямат квадратна решетка с електрод, използвайки доста неясен полумесец -месена форма, която приляга по предната част на езика и има 144 електрода. Моля, обърнете внимание, че авторът на тази инструкция не може да твърди с увереност, че PoNS устройството всъщност прави нещо полезно.

3. Режим на сръчност

Специално поискан от комисаря, режимът на сръчност проследява огъването на първия и втория кокалче на всеки пръст на дясната ръка. Десет активни електрода се показват по предната част на езика, ако ръката е разгъната, всеки активен електрод съответства на ставата. Тъй като ставите се огъват, съответните активни електроди се движат отпред към задната част на езика, осигурявайки електротактилна обратна връзка, която описва позицията на ръката на потребителя.

Стъпка 2: Списък на частите

[Обща стойност: $ 471.88 USD към 14.09.2018 г.]

10x 47K ом 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 лентови кабели женски към женски, 40 жици/кабел

5x платки с електроди за езикови електроди

5x Изходни платки с драйвер

2x Arduino uno

2x XL6009 Boost модули

1x държач 6AA

1x 9v скоба за батерия

1x превключвател на захранването

1x VMA203 клавиатура/екран

1x акселерометър, модул ADXL335

10x Flex сензори, символ на спектъра flex 2.2"

50 фута. 24 AWG проводник

2x ръкавици (продават се само по двойки)

Стъпка 3: Платки

Поръчах платки чрез Seeed Studio FusionPCB.. Zip файловете, включени в тази стъпка, са необходимите гербер файлове. Таблата за драйвери могат да бъдат направени с настройките по подразбиране на Seeed, но решетката на електрода на езика изисква по -висока точност (5/5 мили клирънс) и позлатяване (ENIG - въпреки че вместо това можете да получите твърдо злато, ако искате те да издържат по -дълго и ако имате допълнителни 200 долара). Също така получих решетка с електрод на езика, изработена с опцията за най -тънка платка, 0,6 мм, което я прави леко гъвкава.

Поради високата цена на гъвкавите полиимидни платки, ние избрахме да използваме твърда дъска за този прототип. Други, които четат тези инструкции и искат това устройство да бъде произведено от полиимид, трябва да имат предвид, че необходимата точност е 5 мили следи / 5 мили разстояние, което Seeedstudio няма да осигури в гъвкава печатна платка. Вероятно можете да се измъкнете, като го направите по процеса 6mil / 6mil Вижте употребите на полиимид, но очаквайте някои от дъските да са дефектни и прегледайте / тествайте всяка от тях. Също така, една серия от гъвкави полиимидни дъски струва около 320 долара, за последно проверих.

След получаване на дъските за електрод на езика, ще трябва да отрежете излишния материал. Използвах клонинг на dremel с абразивен отрязващ диск.

Стъпка 4: Изходен драйвер Arduino

Изходният драйвер Arduino контролира изходните платки за задвижване на електродите въз основа на серийния вход от рамковия генератор Arduino. Обърнете внимание, че половината изходи са включени като обърнато изображение на другите, така че кодът на изходния драйвер е малко странен, за да се вземе предвид това.

Стъпка 5: Генератор на рамки Arduino

Генераторът на рамки Arduino взема данни от ръкавицата за определяне на позицията и акселерометъра и ги преобразува в изходните данни от рамката, които в крайна сметка ще контролират дисплея на езика. Генераторът на рамки Arduino също има включен модул клавиатура/бутон VMA203 и контролира потребителския интерфейс на устройството. Кодът на драйвера в генератора на рамки Arduino е пълен с магически числа (буквални стойности, използвани без обяснение в кода) въз основа на изходите на отделните гъвкави сензори - които варират значително - и акселерометъра.

Стъпка 6: Сензорна мултиплексорна верига

Имам повече аналогови сензори, отколкото аналогови входове, така че трябваше да използвам мултиплексор.

Стъпка 7: Изходна верига на драйвера

Прикачен тук като.pdf, защото в противен случай Instructables ще го компресира толкова много, че става нечетлив.

Стъпка 8: Оформление на системата

Забележка: И устройствата BrainPort и PoNS активират едновременно множество електроди. Както е свързано и кодирано тук, това устройство активира само един електрод наведнъж. Всяка изходна платка има отделни линии за избор на чип и изход за разрешаване, така че този дизайн _може_ да бъде настроен да активира няколко електрода наведнъж, просто не съм го свързал за това.

Стъпка 9: Подготовка на сензорната ръкавица Flex

Щифтовете на сензорите за огъване са много крехки и лесно се откъсват. Откритата повърхност на сензорите за огъване също е податлива на късо съединение. Запоявах проводници към сензорите за огъване и след това напълно заобиколих кръстовищата с горещо лепило, за да ги предпазя от повреда. След това сензорите за огъване бяха прикрепени към ръкавица със средата на всеки сензор, поставена през кокалчето, чието огъване трябваше да бъде измерено. Естествено, търговската версия на това се продава за повече от 10 000 долара.

Стъпка 10: Физическо сглобяване

Тъй като стоте проводника от платките на драйвера към решетката на електрода на езика са толкова много, те стават сравнително негъвкави като съвкупност. За да тренирате баланса с това устройство, трябва да можете да движите главата си свободно, като същевременно държите решетката на електрода на езика на място на езика. Поради тези причини имаше най -смисъл да монтирате платките на драйвера към каска.