Neurostimulator Translingual: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Projek ini ditugaskan oleh Mark dari Nova Scotia. Harganya $ 471.88 bahagian, dan memerlukan 66.5 jam untuk merancang dan membina. Kedua-dua gambar di atas dengan kotak plastik adalah dari lelaran kedua (tertutup) peranti, yang ditugaskan oleh rakan di Jerman.

Sekiranya anda seperti saya, pendedahan pertama anda terhadap peranti ini adalah dalam artikel berita yang mempunyai gambar orang buta yang menggunakannya untuk "melihat" gambar beresolusi rendah dengan memaparkannya pada grid elektrod di lidah mereka. Peranti ini juga mempunyai aplikasi dalam pelbagai jenis pemulihan - varian "BrainPort" dapat digunakan untuk merawat defisit keseimbangan melalui penggantian deria vestibular, dan diduga hanya mengirim denyutan nadi melalui setiap elektrod dari alat rangsangan lidah electrotactile (digabungkan dengan latihan yang berkaitan, misalnya latihan keseimbangan) dapat memperbaiki beberapa keadaan neurologi, yang membingungkan saya. Saya juga pernah mendengar beberapa laporan bahawa alat PoNS (yang merangsang lidah tetapi tidak menghantar maklumat melaluinya) adalah ilmu pseudosains, dan tidak melakukan apa-apa dari segi memperbaiki keadaan perubatan orang. Buat masa ini tidak cukup penyelidikan untuk mengatakan dengan pasti bahawa peranti PoNS berguna untuk apa sahaja, dan makalah yang menuntut keberkesanan peranti PoNS dan yang lain seperti itu dibiayai oleh pengeluar peranti, yang semuanya mencurigakan kerana konflik kepentingan yang wujud. Saya, quicksilv3rflash, tidak membuat tuntutan mengenai keberkesanan perubatan peranti ini, ini adalah cara membinanya jika anda mahu.

Bagaimanapun, seperti biasa untuk projek klon perkakasan perubatan saya, manual untuk versi komersial yang saya dapati menyenaraikan harga yang sangat tidak masuk akal - lebih dari $ 5000 USD, terlalu tinggi memandangkan kos bahagian yang sebenarnya ($ 471.88 USD pada 2018-09 -14). Terdapat banyak reka bentuk komersial yang berbeza dari teknologi ini, dengan resolusi grid yang berbeza-beza dan spesifikasi output maksimum (saya melihat maksimum voltan output antara 19v hingga 50v, output kemudian disalurkan melalui perintang 1kOhm kira-kira dan kapasitor penyekat DC 0.1uF). Ini bukan salinan tepat dari satu versi komersial; ia dirancang untuk meniru beberapa reka bentuk komersial yang berbeza, dan mempunyai mod yang sama sekali baru (latihan Ketangkasan) atas permintaan pesuruhjaya.

Langkah 1: Mod Output

Peranti yang dijelaskan di sini mempunyai tiga mod output:

1. Emulator keseimbangan BrainPort

BrainPort dikembangkan berdasarkan Unit Paparan Lidah (TDU) sebelumnya. Untuk keseimbangan latihan, BrainPort digunakan untuk memaparkan corak 2x2 pada grid elektrod lidah 10x10. Corak pada grid elektrod lidah bertindak seolah-olah objek fizikal yang digerakkan oleh graviti; ia tetap berada di tengah grid jika kepala pengguna diangkat tegak. Sekiranya pengguna condong ke depan, corak bergerak ke arah depan lidah pengguna, dan jika pengguna condong ke kanan, corak bergerak ke arah sebelah kanan lidah pengguna. Hal yang sama berlaku untuk condong ke kiri atau belakang (corak akan bergerak dari pusat grid ke arah kiri atau belakang lidah pengguna).

2. Emulator PoNS

Tidak seperti BrainPort atau Tongue Display Unit, output PoNS tidak membawa maklumat dan tidak dapat dimodulasi oleh isyarat luaran. Untuk memartabatkan kertas dalam pautan sebelumnya, setelah para penyelidik mendapati bahawa latihan keseimbangan dengan BrainPort meningkatkan prestasi walaupun selama berbulan-bulan setelah alat dikeluarkan dari mulut, mereka mengesyaki bahawa rangsangan elektrotaktil itu sendiri dapat memudahkan pemulihan saraf, walaupun tanpa maklumat disalurkan paparan lidah. Versi pertama peranti PoNS mempunyai grid elektrod persegi seperti peranti yang dijelaskan di sini, tetapi perlu diperhatikan bahawa versi berikutnya (bermula dengan versi 2 pada tahun 2011) peranti PoNS tidak mempunyai grid elektrod keluaran persegi, menggunakan sabit yang samar-samar -moon berbentuk yang sesuai di bahagian depan lidah dan mempunyai 144 elektrod. Harap maklum bahawa pengarang Instructable ini tidak dapat menyatakan dengan yakin bahawa peranti PoNS benar-benar melakukan perkara yang berguna.

3. Mod ketangkasan

Diminta secara khusus oleh pesuruhjaya, mod ketangkasan mengesan kelenturan buku jari pertama dan kedua setiap jari di tangan kanan. Sepuluh elektrod aktif dipaparkan di bahagian depan lidah jika tangan tidak terbengkalai, setiap elektrod aktif sepadan dengan sendi. Semasa sendi dilenturkan, elektrod aktif yang sesuai bergerak dari depan ke belakang lidah, memberikan maklum balas elektrotaktil yang menerangkan kedudukan tangan pengguna.

Langkah 2: Senarai Bahagian

[Jumlah kos: $ 471.88 USD pada 2018-09-14]

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

Kabel 3x Ribbon wanita-ke-wanita, 40 wayar / kabel

Papan litar grid elektrod lidah 5x

Papan litar pemacu output 5x

2x Arduino uno

Modul Boost 2x XL6009

Pemegang 1x 6AA

Klip bateri 1x 9v

Suis kuasa 1x

Pad kekunci / skrin 1x VMA203

1x Accelerometer, modul ADXL335

Sensor Flex 10x, simbol spektrum flex 2.2"

50 kaki Wayar 24 AWG

Sarung Tangan 2x (hanya dijual secara berpasangan)

Langkah 3: Papan Litar

Saya memesan papan litar melalui Seeed Studio FusionPCB. Fail.zip yang termasuk dalam langkah ini adalah fail gerber yang diperlukan. Papan pemacu boleh dibuat dengan tetapan lalai Seeed, tetapi grid elektrod lidah memerlukan ketepatan yang lebih tinggi (pelepasan 5/5 mil) dan penyaduran emas (ENIG - walaupun anda mungkin mendapat emas keras jika anda mahu ia bertahan lebih lama, dan jika anda mendapat $ 200 tambahan). Saya juga mendapat grid elektrod lidah yang dibuat dengan pilihan papan litar tertipis, 0.6mm, yang menjadikannya sedikit fleksibel.

Kerana kos tinggi papan litar polimida fleksibel, kami memilih untuk menggunakan papan tegar untuk prototaip ini. Orang lain yang membaca arahan ini yang ingin membuat peranti ini dibuat pada polimida harus diingat bahawa ketepatan yang diperlukan adalah jejak 5mil / pelepasan 5mil, yang tidak akan diberikan oleh Seeedstudio dalam flex PCB. Anda boleh -mungkin- melarikan diri dari pembuatannya pada proses 6mil / 6mil Melihat penggunaan polimida, tetapi mengharapkan beberapa papan rosak, dan memeriksa / menguji masing-masing. Juga, sebilangan papan polimida fleksibel berharga kira-kira $ 320, terakhir saya periksa.

Setelah menerima papan elektrod lidah, anda perlu memotong lebihan bahan. Saya menggunakan klon dremel dengan cakera pemotong yang kasar.

Langkah 4: Pemacu Output Arduino

Pemacu output Arduino mengawal papan litar output untuk menggerakkan elektrod berdasarkan input bersiri dari penjana bingkai Arduino. Perhatikan bahawa separuh output disambungkan sebagai imej terbalik dari yang lain, jadi kod pemacu output agak pelik untuk mengambil kira ini.

Langkah 5: Penjana Rangka Arduino

Penjana bingkai Arduino mengambil data dari sarung penderia posisi dan akselerometer dan mengubahnya menjadi data bingkai output yang akhirnya akan mengawal paparan lidah. Penjana bingkai Arduino juga mempunyai modul Tombol / Tombol VMA203 terpasang ke dalamnya, dan mengawal antara muka pengguna peranti. Kod pemacu dalam penjana bingkai Arduino penuh dengan nombor sihir (nilai literal yang digunakan tanpa penjelasan dalam kod) berdasarkan output dari sensor fleksibel individu - yang sangat berbeza - dan akselerometer.

Langkah 6: Litar Sensor Multiplekser

Saya mempunyai lebih banyak sensor analog daripada input analog, jadi saya perlu menggunakan multiplexer.

Langkah 7: Litar Pemacu Keluaran

Dilampirkan di sini sebagai.pdf kerana jika tidak Instructables akan memampatkannya sehingga tidak dapat dibaca.

Langkah 8: Susun atur Sistem

Catatan: Kedua-dua peranti BrainPort dan PoNS mengaktifkan banyak elektrod secara serentak. Seperti berwayar dan dikodkan di sini, peranti ini hanya mengaktifkan satu elektrod pada satu masa. Setiap papan litar keluaran mempunyai cip terpilih dan garisan yang membolehkan output, jadi reka bentuk ini dapat disediakan untuk mengaktifkan banyak elektrod sekaligus, saya belum memasangnya untuk melakukannya.

Langkah 9: Menyiapkan Sarung Tangan Sensor Flex

Pin sensor flex sangat rapuh, dan mudah terkoyak. Permukaan sensor flex yang terdedah juga rentan terhadap litar pintas. Saya memateri wayar ke sensor fleksibel dan kemudian mengelilingi persimpangan sepenuhnya dengan gam panas untuk melindungi mereka daripada kerosakan. Sensor fleksibel kemudian dilekatkan pada sarung tangan dengan bahagian tengah setiap sensor diletakkan di seberang buku jari yang lenturannya hendak diukur. Secara semula jadi, versi komersial ini dijual dengan harga lebih dari $ 10, 000.

Langkah 10: Perhimpunan Fizikal

Kerana ratus wayar dari papan litar pemandu ke grid elektrod lidah sangat banyak, mereka menjadi relatif tidak fleksibel sebagai agregat. Untuk melatih keseimbangan dengan peranti ini, anda perlu dapat menggerakkan kepala anda dengan bebas sambil menjaga grid elektrod lidah di tempat. pada lidah. Atas sebab-sebab ini, adalah wajar untuk memasang papan litar pemandu ke topi keledar.