Translingvalni nevrostimulator: 10 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ta projekt je naročil Mark iz Nove Škotske. Delno je stalo 471,88 USD, oblikovanje in izdelava pa 66,5 ur. Zgornji dve fotografiji s plastično škatlo sta iz druge (priložene) ponovitve naprave, ki jo je naročil sodelavec v Nemčiji.

Če ste kot jaz, ste bili prvič izpostavljeni tej napravi v novicah, ki so vsebovale slike slepih, ki so jo uporabljali za "ogled" slike z nizko ločljivostjo tako, da so jo prikazali na mreži elektrod na jeziku. Naprava ima tudi aplikacije pri različnih vrstah rehabilitacije - različico "BrainPort" lahko uporabimo za zdravljenje pomanjkljivosti ravnotežja z vestibularno senzorično zamenjavo in domnevno samo pošiljanje impulzov skozi vsako elektrodo naprave za stimulacijo elektrotaktilnega jezika (v kombinaciji z ustreznimi napori, npr. usposabljanje za ravnotežje) lahko izboljša nekatera nevrološka stanja, kar me zbega. Slišala sem tudi nekatera poročila, da je naprava PoNS (ki stimulira jezik, vendar prek njega ne pošilja nobenih informacij) psevdoznanost in ne naredi nič v smislu izboljšanja zdravstvenega stanja ljudi. Trenutno ni dovolj raziskav, ki bi z gotovostjo trdile, da je naprava PoNS v pomoč pri vseh stvareh, dokumenti, ki trdijo o učinkovitosti naprave PoNS in podobni, pa so jih financirali proizvajalci naprav, kar je vse sumljivo zaradi inherentna navzkrižja interesov. Jaz, quicksilv3rflash, ne trdim o medicinski učinkovitosti te naprave, le tako jo lahko sestavite, če želite.

Kakorkoli že, kot vedno pri mojih projektih kloniranja medicinske strojne opreme, priročnik za komercialno različico, ki sem jo našel, navaja absurdno visoko ceno-več kot 5000 USD, pretirano visoko glede na dejansko ceno delov (471,88 USD od leta 2018-09) -14). Obstaja veliko različnih komercialnih modelov te tehnologije z različnimi ločljivostmi omrežja in največjimi izhodnimi specifikacijami (videl sem maksimume izhodne napetosti v razponu od 19v do 50v, izhod pa nato speljemo skozi približno 1kOhm upor in 0,1uF blokirni kondenzator). To ni natančna kopija katere koli komercialne različice; zasnovan je tako, da posnema več različnih komercialnih modelov, na zahtevo komisarja pa ima popolnoma nov način (usposabljanje za spretnost).

Korak: Izhodni načini

Naprava, opisana tukaj, ima tri izhodne načine:

1. Emulator ravnotežja BrainPort

BrainPort je bil razvit na podlagi prejšnje enote za prikaz jezika (TDU). Za uravnoteženje vadbe se BrainPort uporablja za prikaz vzorca 2x2 na mreži elektrod z jezikom 10x10. Vzorec na mreži elektrode jezika deluje nekoliko, kot da je fizični predmet, ki ga premika gravitacija; ostane v središču mreže, če je uporabnikova glava dvignjena naravnost. Če se uporabnik nagne naprej, se vzorec premakne proti sprednjemu delu uporabnikovega jezika, če pa se uporabnik nagne na desno, se vzorec premakne proti desni strani uporabnikovega jezika. Enako velja za nagib levo ali nazaj (vzorec se bo premaknil od središča mreže proti levi ali hrbtni strani uporabnikovega jezika).

2. PoNS emulator

Za razliko od BrainPort ali Tongue Display Unit izhod PoNS ne nosi nobenih informacij in ga ni mogoče modulirati z zunanjim signalom. Če parafraziramo članek na prejšnji povezavi, potem ko so raziskovalci ugotovili, da je vadba ravnotežja z BrainPortom izboljšala delovanje tudi več mesecev po odstranitvi naprave iz ust, so posumili, da bi lahko sama elektrotaktilna stimulacija nekako olajšala nevrorehabilitacijo, tudi brez informacij prikaz jezika. Prva različica naprave PoNS je imela kvadratno mrežo elektrod, kot je opisana tukaj, vendar velja omeniti, da naslednje različice (začenši z različico 2 leta 2011) naprave PoNS nimajo mreže kvadratnih izhodnih elektrod, ki uporabljajo precej nejasen polmesec -mesečna oblika, ki se prilega sprednjemu delu jezika in ima 144 elektrod. Upoštevajte, da avtor tega navodila ne more z zaupanjem trditi, da naprava PoNS dejansko naredi kaj koristnega.

3. Način spretnosti

Pooblaščenec posebej zahteva način spretnosti, ki sledi upogibanju prvega in drugega členka vsakega prsta na desni roki. Deset aktivnih elektrod se prikaže vzdolž sprednjega dela jezika, če roka ni upognjena, vsaka aktivna elektroda ustreza sklepu. Ko se sklepi upognejo, se ustrezne aktivne elektrode premaknejo od sprednje do zadnje strani jezika, kar zagotavlja elektrotaktilno povratno informacijo, ki opisuje položaj roke uporabnika.

2. korak: Seznam delov

[Skupni stroški: 471,88 USD na dan 14. 9. 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 tračni kabli ženska-ženska, 40 žic/kabel

5x vezja za elektrode z jezikom

5x izhodna vezja gonilnikov

2x Arduino uno

2x modula XL6009 Boost

1x držalo 6AA

1x 9v sponka za baterijo

1x stikalo za vklop

1x VMA203 tipkovnica/zaslon

1x merilnik pospeška, modul ADXL335

10x senzorji Flex, simbol spektra flex 2.2"

50ft. 24 AWG žica

2x rokavice (samo v paru)

3. korak: vezja

Naročil sem vezja preko Seeed Studio FusionPCB. Datoteke.zip, vključene v ta korak, so zahtevane datoteke gerber. Vozniške plošče so lahko izdelane s privzetimi nastavitvami podjetja Seeed, vendar mreža elektrod za jeziček zahteva večjo natančnost (5/5 mil milimetrski razmik) in pozlačenje (ENIG - čeprav bi lahko dobili trdo zlato, če želite, da zdržijo dlje in če imate dodatnih 200 USD). Prav tako sem dobil mrežo elektrode z jezičkom, izdelano z možnostjo najtanjšega vezja, 0,6 mm, zaradi česar je rahlo prilagodljiva.

Zaradi visokih stroškov prilagodljivih poliimidnih vezij smo se za ta prototip odločili za uporabo toge plošče. Drugi, ki berejo ta navodila in si želijo izdelavo te naprave na poliimidu, morajo upoštevati, da je zahtevana natančnost 5mil sledi / 5mil razmika, ki jih Seeedstudio ne zagotavlja v fleksibilnih tiskanih vezjih. Verjetno se lahko izognete izdelavi v postopku 6mil / 6mil. Videli smo uporabo poliimida, vendar pričakujemo, da bodo nekatere plošče okvarjene, in jih pregledamo / preizkusimo. Tudi nabor prilagodljivih poliimidnih plošč stane približno 320 USD, nazadnje sem preveril.

Ko prejmete plošče z elektrodami za jezik, morate odrezati odvečni material. Uporabil sem klon dremel z abrazivno odrezano ploščo.

4. korak: Izhodni gonilnik Arduino

Izhodni gonilnik Arduino krmili izhodna vezja za pogon elektrod na podlagi serijskega vhoda iz okvirnega generatorja Arduino. Upoštevajte, da je polovica izhodov priključenih kot obrnjena slika drugih, zato je koda gonilnika izhoda nekoliko čudna, če to upoštevate.

5. korak: Generator okvirjev Arduino

Generator okvirja Arduino vzame podatke iz rokavice za zaznavanje položaja in merilnika pospeška ter jih pretvori v podatke izhodnega okvirja, ki bodo na koncu nadzirali prikaz jezika. Generator okvirjev Arduino ima tudi priključen modul tipkovnice/gumba VMA203 in nadzoruje uporabniški vmesnik naprave. Koda gonilnika v generatorju okvirjev Arduino je polna čarobnih števil (dobesedne vrednosti, ki se v kodi uporabljajo brez pojasnila), ki temeljijo na izhodih posameznih senzorjev upogibanja - ki se zelo razlikujejo - in merilnika pospeška.

6. korak: Vezje multipleksirnega senzorja

Imam več analognih senzorjev kot analognih vhodov, zato sem moral uporabiti multiplekser.

7. korak: Izhodno vezje gonilnika

Tukaj je priložen kot.pdf, ker ga v nasprotnem primeru Instructables toliko stisne, da postane nečitljiv.

8. korak: Postavitev sistema

Opomba: Tako naprave BrainPort kot PoNS aktivirata več elektrod hkrati. Kot žična in kodirana tukaj, ta naprava aktivira samo eno elektrodo naenkrat. Vsako izhodno vezje ima ločene črte za izbiro čipov in omogočanje izhoda, zato lahko to zasnovo _ nastavite tako, da aktivira več elektrod hkrati, samo tega nisem ožičil.

9. korak: Priprava rokavice senzorja Flex

Zatiči senzorjev upogibanja so zelo krhki in se zlahka odtrgajo. Tudi izpostavljena površina senzorjev upogibanja je dovzetna za kratke stike. Spajal sem žice na senzorje upogibanja in nato v celoti obkrožil križišča z vročim lepilom, da jih zaščitim pred poškodbami. Senzorje upogibnosti smo nato pritrdili na rokavico, pri čemer je bila sredina vsakega senzorja nameščena čez člen, katerega upogib je bilo treba izmeriti. Seveda se komercialna različica tega prodaja za več kot 10.000 USD.

10. korak: Fizična montaža

Ker je sto žic od tiskalniških vezij do mreže jezičnih elektrod tako veliko, postanejo razmeroma nefleksibilne kot agregat. na jeziku. Iz teh razlogov je bilo najbolj smiselno pritrditi gonilna vezja na čelado.