Translingvalni neurostimulator: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Ovaj projekt je naručio Mark iz Nove Škotske. U dijelovima je koštao 471,88 USD, a za projektiranje i izgradnju bilo je potrebno 66,5 sati. Dvije gornje fotografije s plastičnom kutijom su iz druge (priložene) iteracije uređaja, koju je naručio jedan kolega u Njemačkoj.

Ako ste poput mene, vaša prva izloženost ovom uređaju bila je u novinskim člancima koji su sadržavali slike slijepih osoba koje su ga koristile da "vide" sliku niske rezolucije prikazujući je na rešetki elektroda na jeziku. Uređaj također ima primjenu u raznim vrstama rehabilitacije - varijanta "BrainPort" može se koristiti za liječenje deficita ravnoteže kroz vestibularnu osjetnu zamjenu, a navodno i samo slanje impulsa kroz svaku elektrodu uređaja za stimulaciju elektrotaktilnog jezika (u kombinaciji s relevantnim naporima, npr. trening ravnoteže) može poboljšati neka neurološka stanja, što me zbunjuje. Čuo sam i neke izvještaje da je PoNS uređaj (koji stimulira jezik, ali ne šalje informacije putem njega) pseudoznanost i ne čini ništa u smislu poboljšanja zdravstvenih stanja ljudi. Trenutačno nema dovoljno istraživanja da bi se sa sigurnošću moglo reći da je PoNS uređaj koristan u bilo čemu, a radove koji tvrde učinkovitost PoNS uređaja i drugih sličnih financirali su proizvođači uređaja, što je sve sumnjivo zbog inherentni sukob interesa. Ja, quicksilv3rflash, ne tvrdim o medicinskoj učinkovitosti ovog uređaja, ovo je samo način na koji ga možete izgraditi ako želite.

U svakom slučaju, kao što je uvijek slučaj s mojim projektima kloniranja medicinskog hardvera, priručnik za komercijalnu verziju koji sam pronašao navodi apsurdno visoku cijenu-više od 5000 USD, pretjerano visoku s obzirom na stvarnu cijenu dijelova (471,88 USD u razdoblju od 2018. do 2009. godine) -14). Postoji mnogo različitih komercijalnih dizajna ove tehnologije, s različitim rezolucijama mreže i maksimalnim izlaznim specifikacijama (vidio sam maksimume izlaznog napona u rasponu od 19v do 50v, izlaz se zatim usmjerava kroz otprilike 1kOhm otpornik i 0,1uF DC-blokirajući kondenzator). Ovo nije točna kopija bilo koje komercijalne verzije; osmišljen je tako da oponaša nekoliko različitih komercijalnih dizajna, a na zahtjev povjerenika ima potpuno novi način rada (obuka spretnosti).

Korak 1: Izlazni načini

Ovdje opisani uređaj ima tri načina izlaza:

1. BrainPort emulator ravnoteže

BrainPort je razvijen na temelju ranije jedinice za prikaz jezika (TDU). Za ravnotežu treninga, BrainPort se koristi za prikaz 2x2 uzorka na rešetki elektroda s jezikom 10x10. Uzorak na mreži elektroda s jezikom djeluje donekle kao da je riječ o fizičkom objektu pomaknutom gravitacijom; ostaje u središtu rešetke ako je glava korisnika uspravno podignuta. Ako se korisnik nagne naprijed, uzorak se pomiče prema prednjem dijelu jezika korisnika, a ako se korisnik nagne udesno, uzorak se pomiče prema desnoj strani jezika korisnika. Isto vrijedi i za naginjanje lijevo ili natrag (uzorak će se pomicati od središta rešetke prema lijevoj ili stražnjoj strani jezika korisnika).

2. PoNS emulator

Za razliku od BrainPort -a ili Tongue Display Unit -a, PoNS izlaz ne nosi nikakve informacije i ne može se modulirati vanjskim signalom. Da parafraziramo članak na prethodnoj poveznici, nakon što su istraživači otkrili da je vježba ravnoteže s BrainPort -om poboljšala performanse čak i mjesecima nakon što je uređaj izvađen iz usta, posumnjali su da bi sama elektrotaktilna stimulacija mogla nekako olakšati neurorehabilitaciju, čak i bez unosa informacija prikaz jezika. Prva verzija PoNS uređaja imala je rešetku s kvadratnom elektrodom poput ovdje opisanog uređaja, ali vrijedi napomenuti da sljedeće verzije (počevši s verzijom 2 u 2011.) PoNS uređaja nemaju kvadratnu rešetku izlaznih elektroda, koje koriste prilično nejasan polumjesec -Mjesečev koji pristaje uz prednji dio jezika i ima 144 elektrode. Imajte na umu da autor ovog Instructable -a ne može sa sigurnošću tvrditi da PoNS uređaj zapravo čini bilo što korisno.

3. Način spretnosti

Na zahtjev povjerenika, način spretnosti prati savijanje prvog i drugog zgloba svakog prsta na desnoj ruci. Deset aktivnih elektroda prikazuje se uz prednji dio jezika ako ruka nije savijena, svaka aktivna elektroda odgovara zglobu. Kako se zglobovi savijaju, odgovarajuće aktivne elektrode pomiču se s prednje strane na stražnju stranu jezika, pružajući elektrotaktilnu povratnu informaciju koja opisuje položaj ruke korisnika.

Korak 2: Popis dijelova

[Ukupni trošak: 471,88 USD od 14. travnja 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 vrpčani kabeli ženski na ženski, 40 žica/kabel

5x ploče s elektrodama s jezicima

5x ploče izlaznog pogonskog sklopa

2x Arduino uno

2x XL6009 Moduli za pojačavanje

1x držač 6AA

1x 9v kopča za bateriju

1x prekidač za napajanje

1x VMA203 tipkovnica/zaslon

1x akcelerometar, modul ADXL335

10x Flex senzori, simbol spektra flex 2.2"

50 stopa. 24 AWG žica

2x rukavice (prodaju se samo u paru)

Korak 3: Ploče

Naručio sam ploče preko Seeed Studio FusionPCB.. Zip datoteke uključene u ovaj korak su potrebne gerber datoteke. Upravljačke ploče mogu se izraditi sa Seeed -ovim zadanim postavkama, ali rešetka za elektrodu zahtijeva veću preciznost (razmak od 5/5 mil) i pozlatu (ENIG - iako biste umjesto toga mogli dobiti tvrdo zlato ako želite da traju dulje i ako imate dodatnih 200 USD). Također sam nabavio rešetku elektrode s jezičcima izrađenu s opcijom najtanje ploče, 0,6 mm, što je čini lagano fleksibilnom.

Zbog visokih troškova fleksibilnih poliimidnih ploča, za ovaj smo prototip odlučili koristiti krutu ploču. Ostali koji čitaju ove upute i žele napraviti ovaj uređaj izrađen od poliimida trebaju imati na umu da je potrebna preciznost tragova od 5 mil / 5 mil milimetara, što Seeedstudio neće omogućiti u fleksibilnoj PCB -u. Vjerojatno se možete izvući izradom u procesu 6mil / 6mil. Seeed koristi za poliimid, ali očekujte da su neke ploče neispravne i pregledajte / testirajte svaku od njih. Također, niz fleksibilnih poliimidnih ploča košta oko 320 USD, zadnji put sam provjerio.

Nakon što primite ploče s elektrodama za jezik, morat ćete odrezati višak materijala. Koristio sam klon dremel s abrazivnom reznom pločom.

Korak 4: Izlazni upravljački program Arduino

Izlazni upravljački program Arduino upravlja izlaznim pločama za pogon elektroda na temelju serijskog ulaza iz okvira generatora Arduino. Imajte na umu da je polovica izlaza priključena kao obrnuta slika ostalih, pa je kod izlaznog upravljačkog programa malo čudan da se to uzme u obzir.

Korak 5: Generator okvira Arduino

Generator okvira Arduino uzima podatke iz rukavice za mjerenje položaja i mjerača ubrzanja te ih pretvara u podatke izlaznog okvira koji će u konačnici kontrolirati prikaz jezika. Generator okvira Arduino također ima priključeni modul tipkovnice/tipke VMA203 i kontrolira korisničko sučelje uređaja. Kod upravljačkog programa unutar generatora okvira Arduino pun je čarobnih brojeva (doslovne vrijednosti korištene bez objašnjenja u kodu) na temelju izlaza pojedinačnih senzora savijanja - koji se uvelike razlikuju - i mjerača ubrzanja.

Korak 6: Krug multipleksorskog senzora

Imam više analognih senzora nego analognih ulaza, pa sam morao koristiti multiplekser.

Korak 7: Krug izlaznog upravljačkog programa

Ovdje je priložen kao.pdf jer će ga u suprotnom Instructables toliko komprimirati da postaje nečitljiv.

Korak 8: Raspored sustava

Napomena: I BrainPort i PoNS uređaji aktiviraju više elektroda istovremeno. Kako je ovdje ožičen i kodiran, ovaj uređaj aktivira samo jednu elektrodu odjednom. Svaka izlazna ploča ima zasebne linije za odabir čipova i omogućavanje izlaza, pa se ovaj dizajn _ može_ postaviti tako da aktivira više elektroda odjednom, samo to nisam ožičio za to.

Korak 9: Priprema rukavice sa savitljivim senzorom

Igle senzora savijanja vrlo su krhke i lako se otkidaju. Izložena površina senzora savijanja također je osjetljiva na kratke spojeve. Lemio sam žice na senzore savijanja, a zatim sam u potpunosti okružio spojeve vrućim ljepilom kako bih ih zaštitio od oštećenja. Senzori savijanja tada su pričvršćeni na rukavicu sa sredinom svakog senzora postavljenom preko zgloba čije je savijanje trebalo mjeriti. Naravno, komercijalna verzija se prodaje za više od 10 000 dolara.

Korak 10: Fizičko sklapanje

Budući da je stotinu žica od upravljačkih ploča do rešetke elektrode za jezičac toliko brojno, postaju relativno nefleksibilne kao agregat. Da biste uspostavili ravnotežu s ovim uređajem, morate biti sposobni slobodno pomicati glavu, a rešetku elektrode držati na mjestu na jeziku. Iz tih je razloga bilo najrazumnije montirati upravljačke ploče na kacigu.