Translingvalni neurostimulator: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovaj projekt je naručio Mark iz Nove Škotske. Koštali su 471,88 USD u dijelovima, a za projektiranje i izgradnju trebalo je 66,5 sati. Dvije gornje fotografije s plastičnom kutijom su iz druge (priložene) iteracije uređaja, koju je naručio jedan saradnik 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 mreži elektroda na jeziku. Uređaj također ima primjenu u različitim vrstama rehabilitacije - varijanta "BrainPort" može se koristiti za liječenje deficita ravnoteže kroz vestibularnu senzornu 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. Trenutno nema dovoljno istraživanja koje bi sa sigurnošću moglo reći da je PoNS uređaj od pomoći u bilo čemu, a radove koji tvrde da je efikasnost PoNS uređaja i drugih sličnih financirali su proizvođači uređaja, što je sve sumnjivo zbog inherentni sukob interesa. Ja, quicksilv3rflash, ne tvrdim o medicinskoj efikasnosti 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 i ima potpuno novi način rada (obuka spretnosti) na zahtjev povjerenika.

Korak 1: Izlazni načini

Ovdje opisani uređaj ima tri načina izlaza:

1. BrainPort emulator ravnoteže

BrainPort je razvijen na osnovu ranije jedinice za prikaz jezika (TDU). Za ravnotežu treninga, BrainPort se koristi za prikaz 2x2 uzorka na mreži elektroda sa jezičkom 10x10. Uzorak na mreži elektroda sa jezikom djeluje donekle kao da je riječ o fizičkom objektu pomjeranom gravitacijom; ostaje u središtu rešetke ako je glava korisnika uspravno podignuta. Ako se korisnik nagne prema 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 BrainPortom 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 kvadratnih elektroda poput ovdje opisanog uređaja, ali vrijedi napomenuti da sljedeće verzije (počevši od verzije 2 u 2011.) PoNS uređaja nemaju rešetku kvadratnih izlaznih elektroda, koje koriste prilično nejasan polumjesec -Mjesečev koji pristaje uz prednji dio jezika i ima 144 elektrode. Imajte na umu da autor ovog uputstva ne može sa sigurnošću tvrditi da PoNS uređaj zaista čini bilo šta korisno.

3. Režim spretnosti

Na zahtjev povjerenika, način spretnosti prati fleksiju 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: Lista dijelova

[Ukupni troškovi: 471,88 USD na dan 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 vrpčani kabeli ženski na ženski, 40 žica/kabel

5x Mrežne ploče elektroda s jezikom

5x ploče izlaznog upravljačkog programa

2x Arduino uno

2x XL6009 Moduli za pojačavanje

1x držač 6AA

1x 9v kopča za bateriju

1x prekidač za napajanje

1x VMA203 tastatura/ekran

1x akcelerometar, modul ADXL335

10x Flex senzori, simbol spektra flex 2.2"

50ft. 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. Ploče upravljačkih programa mogu se izraditi sa zadanim postavkama Seeeda, 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 duže, i ako imate dodatnih 200 USD). Također sam nabavio i rešetku elektrode sa jezičcem izrađenu s opcijom najtanje ploče, 0,6 mm, što je čini lagano fleksibilnom.

Zbog visokih troškova fleksibilnih poliimidnih ploča, odlučili smo se za upotrebu ovog proizvoda za krutu ploču. Ostali koji čitaju ova uputstva i žele da se ovaj uređaj proizvede 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 možete pobjeći s proizvodnjom u procesu 6mil / 6mil. Vidjeli ste upotrebu poliimida, ali očekujte da su neke ploče neispravne i pregledajte / testirajte svaku od njih. Takođe, niz fleksibilnih poliimidnih ploča košta oko 320 USD, posljednji put sam provjerio.

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

Korak 4: Izlazni upravljački program Arduino

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

Korak 5: Generator okvira Arduino

Generator okvira Arduino uzima podatke iz rukavice za mjerenje položaja i akcelerometra i pretvara ih u izlazne podatke okvira koji će na kraju 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 prepun 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 multipleksera 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 sistema

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 povezao za to.

Korak 9: Priprema rukavice sa savitljivim senzorom

Igle senzora savijanja su vrlo krhke i lako se otkidaju. Izložena površina senzora savijanja također je osjetljiva na kratke spojeve. Lemio sam žice na savitljive senzore, a zatim sam u potpunosti okružio spojeve vrućim ljepilom kako bih ih zaštitio od oštećenja. Senzori savijanja su zatim 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 vježbali ravnotežu s ovim uređajem, morate biti u mogućnosti slobodno kretati glavom, a da rešetka elektroda jezika ostane na mjestu na jeziku. Iz tih razloga bilo je najlogičnije montirati upravljačke ploče na kacigu.