ტრანსლინგუალური ნეიროსტიმულატორი: 10 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ეს პროექტი დაევალა მარკს ახალი შოტლანდიიდან. ნაწილებად დაჯდა 471,88 აშშ დოლარი, ხოლო დიზაინსა და მშენებლობას 66,5 საათი დასჭირდა. პლასტიკური ყუთის ზემოთ ორი ფოტო არის მოწყობილობის მეორე (თანდართული) გამეორება, გერმანიაში მცხოვრები მეგობრის დაკვეთით.

თუ თქვენ ჩემნაირი ხართ, ამ მოწყობილობის პირველი გამოვლენა იყო საინფორმაციო სტატიებში, სადაც იყო ბრმა ადამიანების სურათები, რომლებიც იყენებდნენ მას დაბალი რეზოლუციის გამოსახულების "სანახავად" მათი ენაზე ელექტროდის ბადეზე ჩვენებით. მოწყობილობას ასევე აქვს რეაბილიტაციის სხვადასხვა სახეობა - "BrainPort" ვარიანტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ვესტიბულური სენსორული ჩანაცვლების საშუალებით ბალანსის დეფიციტის სამკურნალოდ და, სავარაუდოდ, მხოლოდ იმპულსების გაგზავნით ელექტროტაქტიური ენის სტიმულაციის აპარატის თითოეული ელექტროდის საშუალებით (შესაბამისი ვარჯიშებით, მაგ. წონასწორობის ვარჯიში) შეუძლია გააუმჯობესოს ზოგიერთი ნევროლოგიური მდგომარეობა, რაც მაწუხებს. მე ასევე მოვისმინე რამდენიმე ცნობა, რომ PoNS მოწყობილობა (რომელიც ასტიმულირებს ენას, მაგრამ არ აგზავნის ინფორმაციას მისი საშუალებით) არის ფსევდომეცნიერება და არაფერს აკეთებს ადამიანების სამედიცინო მდგომარეობის გაუმჯობესების თვალსაზრისით. ამჟამად არ არის საკმარისი კვლევა იმის დასადასტურებლად, რომ PoNS მოწყობილობა ყველაფერში გამოსადეგია, ხოლო ნაშრომები, რომლებიც აცხადებენ, რომ PoNS მოწყობილობის ეფექტურობა და სხვა მსგავსი მოწყობილობები დაფინანსებულია მოწყობილობის მწარმოებლების მიერ, რაც საეჭვოა თანდაყოლილი ინტერესების კონფლიქტი. მე, quicksilv3rflash, არ ვაცხადებ პრეტენზიას ამ მოწყობილობის სამედიცინო ეფექტურობაზე, ეს არის მხოლოდ ის, თუ როგორ უნდა ავაშენოთ ის თუ გინდა.

ყოველ შემთხვევაში, როგორც ყოველთვის ხდება ჩემი სამედიცინო ტექნიკის კლონის პროექტებისთვის, მე ვიპოვე სახელმძღვანელო კომერციული ვერსიისთვის, რომელიც ასახავს აბსურდულად მაღალ ფასს-$ 5000 აშშ დოლარზე მეტს, ზედმეტად მაღალი ნაწილების რეალური ღირებულების გათვალისწინებით ($ 471.88 აშშ დოლარი 2018-09 წლების მდგომარეობით) -14). ამ ტექნოლოგიის მრავალი განსხვავებული კომერციული დიზაინი არსებობს, ქსელის განსხვავებული გარჩევადობითა და მაქსიმალური გამომავალი მახასიათებლებით (მე ვნახე გამომავალი ძაბვის მაქსიმუმი 19v- დან 50v- მდე, გამომავალი შემდეგ გადადის უხეშად 1kOhm რეზისტორზე და 0.1uF DC ბლოკირების კონდენსატორზე). ეს არ არის რომელიმე კომერციული ვერსიის ზუსტი ასლი; ის შექმნილია რამდენიმე განსხვავებული კომერციული დიზაინის იმიტაციისთვის და აქვს სრულიად ახალი რეჟიმი (მოხერხებულობის სწავლება) კომისრის მოთხოვნით.

ნაბიჯი 1: გამოყვანის რეჟიმები

აქ აღწერილ მოწყობილობას აქვს სამი გამომავალი რეჟიმი:

1. BrainPort ბალანსის ემულატორი

BrainPort შეიქმნა ადრეული ენის ჩვენების ერთეულის (TDU) საფუძველზე. სავარჯიშო ბალანსისთვის, BrainPort გამოიყენება 2x2 ნიმუშის გამოსახატად 10x10 ენის ელექტროდის ბადეზე. ენის ელექტროდის ბადეზე ნიმუში მოქმედებს გარკვეულწილად, თითქოს ეს იყოს გრავიტაციის მიერ გადატანილი ფიზიკური ობიექტი; ის რჩება ქსელის ცენტრში, თუ მომხმარებლის თავი გამართულია პირდაპირ. თუ მომხმარებელი წინ იხრება, ნიმუში მოძრაობს მომხმარებლის ენის წინა მხარეს, ხოლო თუ მომხმარებელი იხრება მარჯვნივ, ნიმუში მოძრაობს მომხმარებლის ენის მარჯვენა მხარეს. იგივე ეხება მარცხნივ ან უკან დახრას (ნიმუში გადავა ბადის ცენტრიდან მომხმარებლის ენის მარცხენა ან უკანა მხარეს).

2. PoNS ემულატორი

BrainPort- ის ან ენის ჩვენების ერთეულისგან განსხვავებით, PoNS გამომავალი არ შეიცავს ინფორმაციას და არ შეიძლება გარე სიგნალით მოდულირება. ნაშრომის პარაფრაზირების მიზნით წინა ბმულზე, მას შემდეგ რაც მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ BrainPort– ით ბალანსირებული ვარჯიში აუმჯობესებდა მუშაობას მოწყობილობიდან პირიდან ამოღების შემდეგაც კი, ისინი ეჭვობდნენ, რომ ელექტროტაქტიური სტიმულაცია თავისთავად როგორღაც ხელს შეუწყობდა ნეირორეაბილიტაციას, ინფორმაციის გარეშეც კი. ენის ჩვენება. PoNS მოწყობილობის პირველ ვერსიას ჰქონდა კვადრატული ელექტროდის ბადე აქ აღწერილი მოწყობილობის მსგავსად, მაგრამ აღსანიშნავია, რომ PoNS მოწყობილობის შემდგომ ვერსიებს (2011 წლის 2 ვერსიით დაწყებული) არ აქვთ კვადრატული გამომავალი ელექტროდის ბადე, საკმაოდ ბუნდოვნად ნახევარმთვარის გამოყენებით. მთვარის ფორმა, რომელიც შეესაბამება ენის წინა ნაწილს და აქვს 144 ელექტროდი. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ამ ინსტრუქციის ავტორს არ შეუძლია დარწმუნებით თქვას, რომ PoNS მოწყობილობა რეალურად აკეთებს რაიმე სასარგებლოს.

3. მოხერხებულობის რეჟიმი

კომისრის მიერ სპეციალურად მოთხოვნილი, მოხერხებულობის რეჟიმი აკონტროლებს თითოეული თითის პირველი და მეორე მუხლის მოხვევას მარჯვენა ხელზე. ათი აქტიური ელექტროდი ნაჩვენებია ენის წინა ნაწილის გასწვრივ, თუ ხელი არ არის მოხრილი, თითოეული აქტიური ელექტროდი შეესაბამება სახსარს. როდესაც სახსრები იკეცება, შესაბამისი აქტიური ელექტროდები გადადიან ენის უკნიდან უკანა მხარეს, რაც უზრუნველყოფს ელექტროტაქტიურ უკუკავშირს, რომელიც აღწერს მომხმარებლის ხელის პოზიციას.

ნაბიჯი 2: ნაწილების სია

[საერთო ღირებულება: $ 471.88 აშშ დოლარი 2018-09-14 წლების მდგომარეობით]

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 ლენტი კაბელები მდედრობითი მდედრობითი, 40 მავთული/კაბელი

5x ენის ელექტროდის ქსელის მიკროსქემის დაფები

5x გამომავალი დრაივერის მიკროსქემის დაფები

2x Arduino uno

2x XL6009 Boost მოდულები

1x 6AA დამჭერი

1x 9V ბატარეის კლიპი

1x დენის გადამრთველი

1x VMA203 კლავიატურა/ეკრანი

1x აქსელერომეტრი, ADXL335 მოდული

10x Flex სენსორები, სპექტრის სიმბოლო flex 2.2"

50 ფუტი 24 AWG მავთული

2x ხელთათმანი (იყიდება მხოლოდ წყვილებში)

ნაბიჯი 3: მიკროსქემის დაფები

მე უბრძანა მიკროსქემის დაფები Seeed Studio FusionPCB– ის საშუალებით. ამ ნაბიჯში შემავალი.zip ფაილები არის საჭირო გერბერის ფაილები. დრაივერების დაფები შეიძლება გაკეთდეს Seeed- ის ნაგულისხმევი პარამეტრებით, მაგრამ ენის ელექტროდის ბადე მოითხოვს უფრო მაღალ სიზუსტეს (5/5 მლნ კლირენსი) და მოოქროვებას (ENIG - თუმცა სამაგიეროდ შეგიძლიათ მიიღოთ მყარი ოქრო, თუ გინდათ რომ უფრო მეტხანს გაგრძელდეს და თუ თქვენ გაქვთ დამატებითი $ 200). მე ასევე მივიღე ენის ელექტროდის ბადე დამზადებული ყველაზე თხელი მიკროსქემის ვარიანტით, 0.6 მმ, რაც მას ოდნავ მოქნილს ხდის.

მოქნილი პოლიიმიდის მიკროსქემის დაფების მაღალი ღირებულების გამო, ჩვენ შევარჩიეთ ამ პროტოტიპისთვის ხისტი დაფის გამოყენება. სხვები, რომლებიც კითხულობენ ამ ინსტრუქციას, რომელთაც სურთ ამ მოწყობილობის დამზადება პოლიიმიდზე, უნდა გაითვალისწინონ, რომ საჭირო სიზუსტე არის 5 მლ კვალი / 5 მლ კლირენსი, რასაც Seeedstudio არ უზრუნველყოფს მოქნილ PCB– ში. თქვენ შეგიძლიათ, ალბათ, თავი დააღწიოთ მას, რაც დამზადებულია 6 მლ / 6 მლ პროცესზე, ვილი იყენებს პოლიმიდის გამოყენებას, მაგრამ ველით, რომ ზოგიერთი დაფა დეფექტური იქნება და თითოეულ მათგანს შეისწავლით / შეამოწმებთ. ასევე, მოქნილი პოლიმიდის დაფების გაშვება ღირს დაახლოებით $ 320, ბოლოს შევამოწმე.

ენის ელექტროდის დაფების მიღების შემდეგ, თქვენ უნდა შეწყვიტოთ ჭარბი მასალა. მე გამოვიყენე დრემელის კლონი აბრაზიული მოწყვეტილი დისკით.

ნაბიჯი 4: გამოუშვით დრაივერი არდუინო

გამომავალი დრაივერი არდუინო აკონტროლებს გამომავალი მიკროსქემის დაფებს ელექტროდების გადასაყვანად, ჩარჩო გენერატორის არდუინოს სერიული შეყვანის საფუძველზე. გაითვალისწინეთ, რომ გამომავალი მონაცემების ნახევარი ჩართულია დანარჩენების შებრუნებული სურათის სახით, ამიტომ დრაივერის გამომავალი კოდი ცოტა უცნაურია ამის გათვალისწინება.

ნაბიჯი 5: ჩარჩოს გენერატორი Arduino

ჩარჩოების გენერატორი Arduino იღებს მონაცემებს პოზიციის მგრძნობიარე ხელთათმანიდან და ამაჩქარებლიდან და გარდაქმნის მას გამომავალი ჩარჩოს მონაცემებად, რაც საბოლოოდ გააკონტროლებს ენის ჩვენებას. ჩარჩო გენერატორ Arduino– ს ასევე აქვს ჩართული VMA203 კლავიატურის/ღილაკის მოდული და აკონტროლებს მოწყობილობის მომხმარებლის ინტერფეისს. დრაივერის კოდი ჩარჩო გენერატორ Arduino– ში სავსეა ჯადოსნური რიცხვებით (სიტყვასიტყვითი მნიშვნელობები გამოიყენება კოდში ახსნის გარეშე), რომელიც დაფუძნებულია ცალკეული მოქნილი სენსორების შედეგებზე - რომლებიც ფართოდ განსხვავდება - და ამაჩქარებლით.

ნაბიჯი 6: სენსორული მულტიპლექსერის წრე

მე უფრო მეტი ანალოგური სენსორი მაქვს ვიდრე ანალოგური შეყვანა, ამიტომ მჭირდებოდა მულტიპლექსერის გამოყენება.

ნაბიჯი 7: გამოყვანის დრაივერის წრე

მიმაგრებულია აქ, როგორც.pdf, რადგან წინააღმდეგ შემთხვევაში Instructables შეკუმშავს მას იმდენად, რომ ის იკითხება.

ნაბიჯი 8: სისტემის განლაგება

შენიშვნა: ორივე BrainPort და PoNS მოწყობილობა ერთდროულად ააქტიურებს მრავალ ელექტროდს. როგორც სადენიანი და კოდირებული აქ, ეს მოწყობილობა ააქტიურებს მხოლოდ ერთ ელექტროდს ერთდროულად. თითოეული გამომავალი მიკროსქემის დაფაზე არის ცალკეული ჩიპის შერჩევა და გამომავალი ხაზები, ასე რომ ეს დიზაინი _ შეიძლება შეიქმნას ერთდროულად რამდენიმე ელექტროდის გააქტიურების მიზნით, მე უბრალოდ არ მაქვს სადენიანი ამის გაკეთება.

ნაბიჯი 9: მოქნილი სენსორული ხელთათმანის მომზადება

მოქნილი სენსორების ქინძისთავები ძალიან მყიფეა და ადვილად იშლება. მოქნილი სენსორების დაუცველი ზედაპირი ასევე მგრძნობიარეა მოკლე ჩართვისთვის. მე შევაერთე მავთულები მოქნილ სენსორებს და შემდეგ სრულად შემოვუარე გადასასვლელები ცხელი წებოთი, რათა დავიცვა ისინი დაზიანებისგან. მოქნილი სენსორები მიმაგრებული იყო ხელთათმანზე, თითოეული სენსორის შუაგულში მოთავსებული იყო მუხლის გასწვრივ, რომლის მოქნილობა უნდა შეფასებულიყო. ბუნებრივია, ამის კომერციული ვერსია 10 000 დოლარზე მეტია გაყიდული.

ნაბიჯი 10: ფიზიკური შეკრება

იმის გამო, რომ ასი მავთული მძღოლის მიკროსქემის დაფებიდან ენის ელექტროდის ბადეზე იმდენად მრავალრიცხოვანია, რომ ისინი შედარებით მოუქნელი ხდება ერთობლივად. ამ მოწყობილობასთან ბალანსის გასაწვრთნელად თქვენ უნდა შეგეძლოთ თავისუფლად ამოძრაოთ თავი, ხოლო ენის ელექტროდის ბადე შეინარჩუნოთ ადგილზე ენაზე. ამ მიზეზების გამო, ყველაზე აზრიანი იყო მძღოლის მიკროსქემის დაფები ჩაფხუტზე.