Bộ kích thích thần kinh xuyên ngôn ngữ: 10 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Dự án này được ủy quyền bởi Mark từ Nova Scotia. Nó có giá 471,88 USD cho các bộ phận và mất 66,5 giờ để thiết kế và chế tạo. Hai bức ảnh trên với hộp nhựa là từ lần lặp lại thứ hai (kèm theo) của thiết bị, được ủy quyền bởi một công ty ở Đức.

Nếu bạn giống tôi, lần đầu tiên bạn tiếp xúc với thiết bị này là trong các bài báo có hình ảnh những người mù sử dụng nó để "xem" hình ảnh có độ phân giải thấp bằng cách hiển thị nó trên một lưới điện cực trên lưỡi của họ. Thiết bị này cũng có các ứng dụng trong nhiều loại phục hồi chức năng - biến thể "BrainPort" có thể được sử dụng để điều trị thâm hụt cân bằng thông qua thay thế cảm giác tiền đình và được cho là chỉ gửi xung qua mọi điện cực của thiết bị kích thích lưỡi bằng điện cảm ứng (kết hợp với các hoạt động gắng sức có liên quan, ví dụ: đào tạo thăng bằng) có thể cải thiện một số tình trạng thần kinh, điều này làm tôi khó hiểu. Tôi cũng đã nghe một số báo cáo rằng thiết bị PoNS (kích thích lưỡi nhưng không gửi thông tin qua nó) là khoa học giả và không có tác dụng gì về mặt cải thiện tình trạng y tế của mọi người. Hiện tại, vẫn chưa có đủ nghiên cứu để khẳng định chắc chắn rằng thiết bị PoNS hữu ích cho bất cứ điều gì và các tài liệu khẳng định tính hiệu quả của thiết bị PoNS và những tài liệu khác như nó được tài trợ bởi các nhà sản xuất thiết bị, điều này rất đáng ngờ do xung đột lợi ích cố hữu. Tôi, quicksilv3rflash, không tuyên bố gì về hiệu quả y tế của thiết bị này, đây chỉ là cách chế tạo nó nếu bạn muốn.

Dù sao, như mọi khi đối với các dự án sao chép phần cứng y tế của tôi, hướng dẫn sử dụng cho phiên bản thương mại mà tôi tìm thấy liệt kê một mức giá cao ngất ngưởng - hơn $ 5000 USD, quá cao so với giá thực tế của các bộ phận ($ 471,88 USD tính đến 2018-09) -14). Có nhiều thiết kế thương mại khác nhau của công nghệ này, với các độ phân giải lưới khác nhau và thông số kỹ thuật đầu ra tối đa (tôi thấy điện áp đầu ra tối đa dao động từ 19v đến 50v, đầu ra sau đó được chuyển qua một điện trở khoảng 1kOhm và một tụ điện chặn DC 0,1uF). Đây không phải là bản sao chính xác của bất kỳ phiên bản thương mại nào; nó được thiết kế để mô phỏng một số thiết kế thương mại khác nhau và có một chế độ hoàn toàn mới (đào tạo về sự khéo léo) theo yêu cầu của ủy viên.

Bước 1: Chế độ đầu ra

Thiết bị được mô tả ở đây có ba chế độ đầu ra:

1. Trình giả lập cân bằng BrainPort

BrainPort được phát triển dựa trên Bộ hiển thị lưỡi (TDU) trước đó. Để cân bằng khi luyện tập, BrainPort được sử dụng để hiển thị mẫu 2x2 trên lưới điện cực lưỡi 10x10. Mô hình trên lưới điện cực lưỡi hoạt động phần nào như thể nó là một vật thể vật lý được chuyển động bởi trọng lực; nó nằm ở giữa lưới nếu đầu của người dùng được giữ thẳng. Nếu người dùng nghiêng về phía trước, mẫu sẽ di chuyển về phía trước lưỡi của người dùng và nếu người dùng nghiêng về bên phải, mẫu sẽ di chuyển về phía bên phải của lưỡi người dùng. Tương tự như vậy đối với việc nghiêng người sang trái hoặc ra sau (mẫu sẽ di chuyển từ trung tâm của lưới về phía bên trái hoặc phía sau của lưỡi người dùng).

2. Trình giả lập PoNS

Không giống như BrainPort hoặc Bộ hiển thị lưỡi, đầu ra PoNS không mang bất kỳ thông tin nào và không thể được điều chế bởi tín hiệu bên ngoài. Để diễn giải bài báo trong liên kết trước, sau khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc đào tạo thăng bằng với BrainPort đã cải thiện hiệu suất ngay cả trong nhiều tháng sau khi thiết bị được đưa ra khỏi miệng, họ nghi ngờ rằng bản thân kích thích xúc giác điện bằng cách nào đó có thể tạo điều kiện phục hồi chức năng thần kinh, ngay cả khi không có thông tin được cung cấp qua màn hình lưỡi. Phiên bản đầu tiên của thiết bị PoNS có lưới điện cực hình vuông giống như thiết bị được mô tả ở đây, nhưng điều đáng chú ý là các phiên bản tiếp theo (bắt đầu từ phiên bản 2 vào năm 2011) của thiết bị PoNS không có lưới điện cực đầu ra hình vuông, sử dụng hình lưỡi liềm khá mơ hồ -một cái hình trăng tròn nằm dọc theo mặt trước của lưỡi và có 144 điện cực. Xin lưu ý rằng tác giả của cuốn sách Có thể hướng dẫn này không thể tự tin khẳng định rằng thiết bị PoNS thực sự làm được bất cứ điều gì hữu ích.

3. Chế độ khéo léo

Theo yêu cầu cụ thể của ủy viên, chế độ khéo léo theo dõi độ uốn của đốt ngón tay thứ nhất và thứ hai của mỗi ngón tay trên bàn tay phải. Mười điện cực hoạt động được hiển thị dọc theo mặt trước của lưỡi nếu bàn tay không linh hoạt, mỗi điện cực hoạt động tương ứng với một khớp. Khi các khớp được uốn cong, các điện cực hoạt động tương ứng di chuyển từ phía trước ra phía sau của lưỡi, cung cấp phản hồi cảm ứng điện mô tả vị trí tay của người dùng.

Bước 2: Danh sách bộ phận

[Tổng chi phí: $ 471,88 USD kể từ ngày 29 tháng 9 năm 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 Cáp ruy-băng từ nữ đến nữ, 40 dây / cáp

Bảng mạch lưới điện cực lưỡi 5x

Bảng mạch trình điều khiển đầu ra 5x

2x Arduino chưa

2x XL6009 mô-đun Boost

1x chủ sở hữu 6AA

1x kẹp pin 9v

1x Công tắc nguồn

1x bàn phím / màn hình VMA203

1x Gia tốc kế, mô-đun ADXL335

Cảm biến Flex 10x, ký hiệu quang phổ flex 2,2"

50ft. Dây 24 AWG

Găng tay 2x (chỉ bán theo cặp)

Bước 3: Bảng mạch

Tôi đã đặt hàng bảng mạch thông qua Seeed Studio FusionPCB. Các tệp.zip có trong bước này là các tệp mầm bắt buộc. Bảng trình điều khiển có thể được thực hiện với cài đặt mặc định của Seeed, nhưng lưới điện cực lưỡi yêu cầu độ chính xác cao hơn (độ hở 5/5 triệu) và mạ vàng (ENIG - mặc dù bạn có thể lấy vàng cứng để thay thế nếu bạn muốn chúng tồn tại lâu hơn và nếu bạn đã có thêm $ 200). Tôi cũng có lưới điện cực lưỡi được chế tạo với tùy chọn bảng mạch mỏng nhất, 0,6mm, làm cho nó hơi linh hoạt.

Do chi phí cao của bảng mạch polyimide linh hoạt, chúng tôi đã chọn sử dụng bảng cứng cho nguyên mẫu này. Những người khác đọc các hướng dẫn này muốn thiết bị này được chế tạo trên polyimide nên lưu ý độ chính xác cần thiết là 5mil vết / 5mil độ hở, mà Seeedstudio sẽ không cung cấp trong PCB flex. Bạn có thể - chắc chắn - thoát khỏi việc chế tạo nó theo quy trình 6 triệu / 6 triệu Đã thấy các công dụng của polyimide, nhưng mong đợi một số bo mạch bị lỗi và hãy kiểm tra / thử nghiệm từng bo mạch. Ngoài ra, một loạt các bảng polyimide linh hoạt có giá khoảng 320 đô la, lần cuối tôi đã kiểm tra.

Sau khi nhận được các bảng điện cực lưỡi, bạn sẽ cần phải cắt bỏ vật liệu thừa. Tôi đã sử dụng một bản sao dremel với một đĩa cắt mài mòn.

Bước 4: Đầu ra trình điều khiển Arduino

Trình điều khiển đầu ra Arduino điều khiển các bảng mạch đầu ra để điều khiển các điện cực dựa trên đầu vào nối tiếp từ bộ tạo khung Arduino. Lưu ý rằng một nửa đầu ra được cắm dưới dạng hình ảnh đảo ngược của những đầu ra khác, vì vậy mã trình điều khiển đầu ra hơi kỳ lạ khi tính đến điều này.

Bước 5: Trình tạo khung Arduino

Bộ tạo khung Arduino lấy dữ liệu từ găng tay cảm biến vị trí và gia tốc kế và chuyển đổi nó thành dữ liệu khung đầu ra, cuối cùng sẽ điều khiển màn hình lưỡi. Trình tạo khung Arduino cũng có mô-đun Bàn phím / nút VMA203 được cắm vào nó và điều khiển giao diện người dùng của thiết bị. Mã trình điều khiển trong bộ tạo khung Arduino chứa đầy các con số kỳ diệu (các giá trị theo nghĩa đen được sử dụng mà không cần giải thích trong mã) dựa trên kết quả đầu ra của các cảm biến flex riêng lẻ - rất khác nhau - và gia tốc kế.

Bước 6: Mạch ghép kênh cảm biến

Tôi có nhiều cảm biến tương tự hơn đầu vào tương tự, vì vậy tôi cần sử dụng bộ ghép kênh.

Bước 7: Mạch trình điều khiển đầu ra

Được đính kèm ở đây dưới dạng.pdf bởi vì nếu không, những người hướng dẫn sẽ nén nó đến mức khó đọc.

Bước 8: Bố cục hệ thống

Lưu ý: Cả thiết bị BrainPort và PoNS đều kích hoạt đồng thời nhiều điện cực. Như được nối dây và mã hóa ở đây, thiết bị này chỉ kích hoạt một điện cực tại một thời điểm. Mỗi bảng mạch đầu ra có các đường cho phép chọn và đầu ra chip riêng biệt, vì vậy thiết kế này _có thể_ được thiết lập để kích hoạt nhiều điện cực cùng một lúc, tôi chỉ là chưa nối dây để làm như vậy.

Bước 9: Chuẩn bị găng tay cảm biến linh hoạt

Các chân của cảm biến flex rất mỏng manh và dễ bị đứt. Bề mặt tiếp xúc của các cảm biến uốn cong cũng dễ bị đoản mạch. Tôi hàn dây vào các cảm biến uốn và sau đó bao quanh hoàn toàn các điểm nối bằng keo nóng để bảo vệ chúng khỏi bị hư hại. Sau đó, các cảm biến uốn được gắn vào một chiếc găng tay với giữa của mỗi cảm biến được đặt ngang với đốt ngón tay có độ uốn sẽ được đo. Đương nhiên, phiên bản thương mại của điều này được bán với giá hơn $ 10, 000.

Bước 10: Lắp ráp vật lý

Bởi vì hàng trăm dây dẫn từ bảng mạch trình điều khiển đến lưới điện cực lưỡi là rất nhiều, chúng trở nên tương đối không linh hoạt như một tập hợp. trên lưỡi. Vì những lý do này, việc gắn bảng mạch trình điều khiển vào mũ bảo hiểm là hợp lý nhất.