Лента за четене на сън: 24 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Замисляли ли сте се как спите през нощта? Устройства като FitBit проследяват съня, като анализират движението ви през цялата нощ, но не могат да гледат какво прави мозъкът ви.

След семестър от изучаване на медицинските инструменти, нашият клас беше изправен пред задачата да създаде носимо устройство за измерване на някаква биологична променлива. Моят партньор и аз избрахме да разработим лента за глава, която може да разглежда какво прави мозъкът ви, докато спи. Лентата за глава чете сигналите на мозъчните вълни, за да следи моделите на съня. Той идентифицира как мозъчните вълни на потребителя преминават през алфа, бета, гама и делта фази през нощта. След това данните могат да бъдат експортирани и анализирани в Excel.

Споменахме ли и неговия стилен?

Стъпка 1: Материали и инструменти

За да изградите лента за четене на Sleep Reader, ще ви трябват следните материали:

1. Лента за глава (за този проект е използвана лента за глава HOTER Sportline)
2. Микроконтролер Adafruit Flora
3. Flora Wearable Bluefruit LE модул
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Щраквания
6. Проводима нишка
7. Проводници
8. Конец
9. Батерия
10. Bitalino EEG с кабел UC-E6 и 3-проводен електрод
11. Плат
12. Еластична каишка

Следните инструменти ще ви помогнат при изграждането на лентата за глава:

1. Шевна игла
2. Ножици
3. Машини за сваляне на тел
4. Поялник и допълнителен метал

Стъпка 2: Подготовка

Преди да изградите вашата лента за четене на сън, отделете известно време, за да научите за мозъчните вълни и някои основни схеми. В мозъка специални клетки, известни като неврони, организират различни дейности в тялото. Тези неврони управляват шоуто, като изпращат малки електрически сигнали, които имат формата на вълни. Известно е, че мозъкът произвежда четири различни типа вълни - алфа, бета, тета и делта. Тези вълни се различават по специфични честотни диапазони и всеки диапазон съответства на определени нива на умствена дейност. Лентата за глава ще използва устройство, наречено електроенцефалограма или ЕЕГ, за да идентифицира тези вълни, както мозъкът ги произвежда по време на сън.

За да направите вашия Sleep Reader, ще трябва да свържете няколко устройства към лентата за глава. Основните устройства са микропроцесор, който е малък компютър; Bluetooth модул, който е чип, който позволява на лентата за глава да комуникира с вашия компютър; NeoPixel, който е променяща цвета светлина; ЕЕГ; и батерия.

Цялостната система е изградена чрез свързване на всяко устройство заедно на определени места чрез проводима резба. Ако нямате опит с използването на тези теми, тук е на разположение урок. Нишките са свързани в щраквания, които ви позволяват лесно да прикачите и премахнете микропроцесора Flora и Bluetooth модула. Единият край на щракването ще влезе в тъканта, а другият ще отиде върху електрическо устройство. Урок за прилагане на тези снимки е достъпен тук.

След като системата бъде изградена, тя трябва да бъде снабдена с код. Този проект специално използва кода на Arduino. Ако искате да се запознаете с кода на Arduino, https://www.arduino.cc е пълен с полезни уроци. За да приложите кода, използван за този проект, ще трябва да изтеглите приложението Arduino на https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Това ще трябва да бъде допълнено с дъската Flora, достъпна тук. Ще трябва също да изтеглите шепа други библиотеки, за да разширите възможностите на вашия микропроцесор; това може да стане чрез www.github.com. Необходимите библиотеки са:

• Бърза трансформация на Фурие (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

И накрая, трябва да изтеглите приложението Adafruit Bluefruit LE Connect на вашия смартфон за използване с лентата за глава.

Стъпка 3: Безопасност

Човешкото тяло може да издържи само ограничено излагане на електричество, затова са необходими подходящи грижи при използване на електронни устройства. Основният принцип на електрическата безопасност е да избягвате да правите тялото си път за преминаване на електрически ток в захранващата верига. Някои общи практики за избягване на това са:

• Докосвайте само проводници и други метални вериги, докато захранването е ИЗКЛЮЧЕНО
• Използвайте инструменти с изолирани дръжки
• Опитайте се да държите водата далеч от работната зона, когато изграждате веригата си
• Опитайте се да работите с една ръка вместо с две колкото е възможно повече, за да намалите риска от електрически ток, преминаващ през сърцето ви

Друга грижа, която трябва да имате предвид, когато изграждате верига, е, че електрическият ток може да възпламени запалими материали, така че трябва да се уверите, че проводниците са напълно свързани във веригата. В противен случай можете да запалите косата или лентата за глава.

Внимание: Тази лента за глава не е сертифицирано медицинско изделие и не трябва да се използва за диагностика на неврологични състояния.

Стъпка 4: Съвети и съвети

Ето някои съвети, които трябва да имате предвид, докато изграждате лентата за глава за четец на сън:

• Уверете се, че краищата на проводимата нишка не се допират един друг, след като ги завържете

• Ако портът не е наличен в Arduino, когато свържете микроконтролера към Arduino, предприемете следните стъпки, за да качите кода си:

  1. Докато микроконтролерът е свързан, качете кода, като задържите бутона за нулиране на микроконтролера
  2. Когато лентата на състоянието премине от компилиране към качване, пуснете бутона за нулиране
  3. Кодът трябва да се качи и портът вече трябва да бъде разпознат
• Когато запоявате скобите, внимавайте да не запоявате два щифта заедно, за да не късо съединителя. Мултиметър може да се използва за тестване дали е създадена връзка между пиновете или не
• Уверете се, че щракванията остават свързани, когато поставяте лентата за глава
• Уверете се, че Bluetooth модулът е в режим на данни, а не в команден режим
• След като лентата за глава е изградена, ще искате да се уверите, че тя работи ефективно! За да постигнете добър сигнал, уверете се, че имате чист контакт между електродите и челото си, като избършете прах, разхлабени нишки, коса или други смущения.

Стъпка 5: Започнете да изграждате веригата си

Сега, когато сте снабдени с някои основни познания и процедури за безопасност, сте готови да изградите часови ленти за глава. Прочетете внимателно следните инструкции и забележете коментарите, оставени върху изображенията с допълнителни инструкции.

Стъпка 6: Електрическа схема

Горната схема показва връзките в завършената верига. Използвайте тази електрическа схема като справка, за да се уверите, че вашата верига е свързана правилно.

Стъпка 7: Запоявайте се в микропроцесор Flora

Ако не сте проверили връзката към урока за това как да използвате снимки в стъпката „Подготовка“, проверете го сега. В този момент ще свържете снапсите към микропроцесора и Bluetooth модула. Не искате да объркате тази част, тъй като разхвърляната задача за запояване може да развали веригата ви.

Микропроцесорът ще изисква щракване на следните щифтове:

• И трите заземителни (GND) щифта
• И двата 3.3V захранващи щифта
• SCL #3
• RX #0
• TX #1
• Цифров щифт #9

Стъпка 8: Припой се захваща към Bluetooth модул

А Bluetooth модулът ще изисква щраквания върху тези щифтове:

• 3.3V мощност
• TX
• RX
• GND

Стъпка 9: Зашийте щраквания в тъканта за микропроцесор Flora

Сега можете да зашиете другия край на щракванията върху тъканта. Уверете се, че използвате Bluetooth модула и микропроцесора с прикрепените им щрихи, за да подредите тези щрихи правилно!

Стъпка 10: Зашийте Snaps Into Fabric за Bluetooth модул

Сега зашийте закопчалките за Bluetooth.

Стъпка 11: Свържете Bluetooth модул към микропроцесор Flora

След това свържете Bluetooth модула към микропроцесора Flora, като шиете проводяща нишка между съответните щраквания за всяко устройство. Необходими са следните пинови връзки:

1. Bluetooth 3.3V към микропроцесор 3.3V
2. Bluetooth TX към микропроцесор RX #0
3. Bluetooth RX към микропроцесор TX #1
4. Bluetooth GND към микропроцесор GND

Стъпка 12: Свържете Neo Pixel към микропроцесор Flora

Свържете Neo Pixel към микропроцесора по следния начин:

1. NeoPixel LED вход към микропроцесорен цифров пин #9
2. NeoPixel Ground към микропроцесорно заземяване
3. NeoPixel Power към захранване на микропроцесор

Стъпка 13: Батериен кабел към микропроцесор Flora

Тази част е някак важна; може да се нуждаете от източник на енергия, за да накарате всичко да работи!

Стъпка 14: Изградете ЕЕГ кабел

Този кабел е конструиран с помощта на ЕЕГ чип, 3-жилен кабел с електрод и кабел UC-E6. ЕЕГ чипът трябва да бъде правилно подравнен, така че краят, който гласи "ЕЕГ", да е свързан към кабела на електрода, както е показано на изображението по -горе.

Стъпка 15: Свържете ЕЕГ към микропроцесор Flora

Свържете ЕЕГ кабела към микропроцесора Flora. Изображението по -горе е обозначено с инструкции за показване на правилните точки за свързване на вашите проводници. Ще бъдат направени следните връзки:

1. Червен проводник към захранването
2. Черен проводник към земята
3. Лилав проводник към SCL #3

Стъпка 16: Зашийте електродите в лентата за глава

Зашийте електродите във вътрешността на лентата за глава. Уверете се, че електродите са поставени в правилните позиции. Поглеждайки от вътрешната страна на лентата за глава, червеният електрод трябва да бъде поставен вляво, белият електрод трябва да е в средата, а черният електрод трябва да е вдясно.

Стъпка 17: Зашийте плат и каишка към лентата за глава

Сега сте завършили лентата за глава! Ууууу!

Стъпка 18: Качване на код

Сега можете да качите този код на лентата за глава, за да му дадете способности за четене на мисли!

Стъпка 19: Свържете лентата за глава към телефона

Отворете приложението Adafruit Bluefruit LE Connect и свържете телефона си с вас Adafruit Bluefruit LE.

Стъпка 20: Сложете лента за глава и съберете данни

Сега можете да си сложите лентата за глава и да я тествате! Можете да изберете „UART“в приложението Adafruit Bluefruit LE Connect, за да видите данните, когато те влизат.

Стъпка 21: Експортирайте данни от телефон към компютър

След като данните ви бъдат събрани, можете да експортирате данните в множество файлови формати. Препоръчваме да го експортирате като.txt файл за анализ в Excel.

Стъпка 22: Анализ на данните

Ето пример за типа графика, която можете да направите, за да визуализирате и интерпретирате данните от лентата за глава. Имаме маркирани делта, тета, алфа и бета диапазони, за да покажем в кой диапазон попада всяка точка.

Стъпка 23: Допълнителни идеи

След като завършите лентата за четене на Sleep Reader, не се колебайте да проучите някои модификации на дизайна. Може би се опитайте да промените кода, за да събирате автоматично данните и да генерирате отчет, който оценява моделите на сън на потребителя. Или можете да свържете часовник в реално време, за да наблюдавате точното време на нощта, когато потребителят заспи, преминава през дълбок сън и REM сън и се събужда. Може би се интересувате от запис на разговори за сън, като в този случай можете да включите аудио рекордер, който се активира, когато потребителят натисне REM сън. Възможностите са безкрайни!

Стъпка 24: Разпознаване

Частта от преобразуването на Фурие в кода за този проект използва кода, публикуван на тази страница в Norwegian Creations. Също така, частта от кода NeoPixel се позовава на примерите, предоставени от Adafruit.