تحریک کننده عصبی چند زبانه: 10 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

این پروژه توسط مارک از نوا اسکوشیا سفارش داده شده است. هزینه آن 471.88 دلار آمریکا بوده و طراحی و ساخت آن 66.5 ساعت به طول انجامیده است. دو عکس بالا با جعبه پلاستیکی مربوط به تکرار دوم (بسته) دستگاه است که توسط یکی از همکاران خود در آلمان سفارش داده شده است.

اگر مثل من هستید ، اولین برخورد شما با این دستگاه در مقالات خبری بود که تصاویری از افراد نابینا برای استفاده از آنها برای "دیدن" تصویری با وضوح پایین با نمایش آن روی شبکه الکترود روی زبان آنها استفاده می کرد. این دستگاه همچنین در انواع مختلف توانبخشی کاربرد دارد - از نوع "BrainPort" می توان برای درمان نقایص تعادل از طریق جایگزینی حسی دهلیزی استفاده کرد و گفته می شود که فقط پالس ها را از طریق هر الکترود دستگاه تحریک زبان الکتروتاکتیل ارسال می کند (همراه با تمرینات مربوطه ، به عنوان مثال. آموزش تعادل) می تواند برخی از شرایط عصبی را بهبود بخشد ، که من را گیج کرده است. من همچنین برخی گزارش ها را شنیده ام که دستگاه PoNS (که زبان را تحریک می کند اما هیچ اطلاعاتی از طریق آن ارسال نمی کند) شبه علم است و از نظر بهبود شرایط پزشکی افراد هیچ کاری نمی کند. در حال حاضر تحقیقات کافی وجود ندارد تا بتوان با قطعیت گفت که دستگاه PoNS برای هر چیزی مفید است ، و مقالاتی که ادعا می کنند دستگاه PoNS و سایر موارد مشابه آن توسط تولیدکنندگان دستگاه تأمین مالی شده است ، که به دلیل موارد مختلف مشکوک است. تضاد ذاتی منافع من ، quicksilv3rflash ، هیچ گونه ادعایی در مورد اثربخشی پزشکی این دستگاه ندارم ، اگر بخواهید این نحوه ساخت آن است.

به هر حال ، مانند پروژه های کلون سخت افزاری پزشکی من ، کتابچه راهنمای نسخه تجاری که من پیدا کردم ، قیمت بسیار نامعقولی را شامل می شود-بیش از 5000 دلار آمریکا ، با توجه به هزینه واقعی قطعات (471.88 دلار آمریکا تا 09/2018) بیش از حد بالا. -14). طرح های تجاری مختلفی از این فناوری وجود دارد ، با وضوح شبکه متفاوت و حداکثر مشخصات خروجی (من حداکثر ولتاژ خروجی را از 19 ولت تا 50 ولت دیدم ، خروجی سپس از طریق مقاومت تقریباً 1 کیلو اهم و یک خازن مسدود کننده DC 0.1uF هدایت می شود). این یک نسخه دقیق از هیچ نسخه تجاری نیست. این دستگاه برای تقلید از چندین طرح تجاری مختلف طراحی شده است و به درخواست کمیسر حالت کاملاً جدیدی (آموزش مهارت) دارد.

مرحله 1: حالتهای خروجی

دستگاهی که در اینجا شرح داده شده دارای سه حالت خروجی است:

1. شبیه ساز تعادل BrainPort

BrainPort بر اساس واحد نمایش زبان قبلی (TDU) توسعه یافته است. برای تعادل تمرین ، BrainPort برای نمایش الگوی 2x2 بر روی شبکه الکترود زبان 10x10 استفاده می شود. الگوی روی شبکه الکترود زبان تا حدودی طوری عمل می کند که انگار یک شی فیزیکی است که توسط گرانش حرکت می کند. اگر سر کاربر صاف نگه داشته شود ، در مرکز شبکه باقی می ماند. اگر کاربر به جلو خم شود ، الگو به سمت جلوی زبان کاربر حرکت می کند و اگر کاربر به راست متمایل شود ، الگو به سمت سمت راست زبان کاربر حرکت می کند. همین امر در مورد چپ یا عقب متمایل است (الگو از مرکز شبکه به سمت چپ یا پشت زبان کاربر حرکت می کند).

2. شبیه ساز PoNS

بر خلاف BrainPort یا Tongue Display Unit ، خروجی PoNS هیچ اطلاعاتی را حمل نمی کند و نمی تواند توسط یک سیگنال خارجی تعدیل شود. برای ترجمه مقاله در پیوند قبلی ، پس از اینکه محققان دریافتند که تمرینات تعادلی با BrainPort حتی برای ماه ها پس از خارج شدن دستگاه از دهان ، عملکرد را بهبود می بخشد ، آنها شک کردند که تحریک الکترو تاکتیلی به خودی خود می تواند به نوعی توانبخشی عصبی را تسهیل کند ، حتی بدون اینکه اطلاعات از طریق تغذیه تامین شود. نمایش زبان اولین نسخه دستگاه PoNS دارای یک شبکه الکترود مربع مانند دستگاهی بود که در اینجا توضیح داده شد ، اما شایان ذکر است که نسخه های بعدی (با نسخه 2 در 2011 شروع می شود) دستگاه PoNS فاقد شبکه الکترود خروجی مربع ، با استفاده از هلال نسبتاً مبهم است. شکل ماه که در قسمت جلویی زبان قرار می گیرد و دارای 144 الکترود است. لطفاً توجه داشته باشید که نویسنده این دستورالعمل نمی تواند با اطمینان بیان کند که دستگاه PoNS در واقع کار مفیدی انجام می دهد.

3. حالت مهارت

حالت مهارت به طور خاص توسط کمیسر درخواست شده ، خم شدن انگشتان اول و دوم هر انگشت را در دست راست ردیابی می کند. اگر دست خم نشده باشد ، ده الکترود فعال در امتداد جلوی زبان نمایش داده می شود ، هر الکترود فعال مربوط به یک مفصل است. با خم شدن مفاصل ، الکترودهای فعال مربوطه از جلو به پشت زبان حرکت می کنند و بازخورد الکتروتاکتیلی را ارائه می دهند که موقعیت دست کاربر را توصیف می کند.

مرحله 2: لیست قطعات

[هزینه کل: 471.88 دلار آمریکا تا 14-11-2018]

10x 47K اهم 0603

10 برابر MUX506IDWR

15 برابر UMK107ABJ105KAHT

110x VJ0603Y104KXAAC

120x RT0603FRE0710KL

110x MCT06030C1004FP500

5 برابر TNPW060340K0BEEA

5x HRG3216P-1001-B-T1

5 برابر DAC7311IDCKR

5 برابر LM324D

10x SN7400D

10x M20-999404

3x کابل روبان زن به زن ، 40 سیم/کابل

5 تخته مدار الکترود زبان الکترود

5 برابر برد مدار خروجی راننده

2 برابر آردوینو uno

2 برابر ماژول XL6009 Boost

نگهدارنده 1x6AA

کلیپ باتری 1x 9V

سوئیچ برق 1 برابر

1x صفحه کلید/صفحه VMA203

1x شتاب سنج ، ماژول ADXL335

10 برابر سنسور Flex ، نماد طیف انعطاف پذیر 2.2 اینچ

50 فوت سیم 24 AWG

دستکش 2 برابر (فقط به صورت جفت فروخته می شود)

مرحله 3: تابلوهای مدار

من مدارهای مدار را از طریق Seeed Studio FusionPCB سفارش دادم. فایل های.zip موجود در این مرحله فایل های gerber مورد نیاز هستند. تابلوهای راننده را می توان با تنظیمات پیش فرض Seeed ایجاد کرد ، اما شبکه الکترود زبان نیاز به دقت بالاتری (فاصله 5/5 میلیون میلی متر) و روکش طلا (ENIG) دارد - اگرچه می خواهید طلای سخت به جای آن بیشتر طول بکشد و اگر شما 200 دلار اضافی دارید) من همچنین شبکه الکترود زبان را با باریک ترین گزینه برد مدار ، 0.6 میلی متر ، تهیه کردم که باعث انعطاف پذیری کمی می شود.

به دلیل هزینه بالای تابلوهای مدار انعطاف پذیر پلی آمید ، ما تصمیم گرفتیم از یک تخته سفت برای این نمونه اولیه استفاده کنیم. سایر افرادی که این دستورالعمل ها را می خوانند و می خواهند این دستگاه را روی پلی آمید بسازند ، باید توجه داشته باشند که دقت مورد نیاز 5mil traces / 5mil clearance است که Seeedstudio در PCB فلکس ارائه نمی دهد. شما می توانید -احتمالاً- از ساخت آن در فرایند 6mil / 6mil استفاده کنید Seeed برای پلی آمید استفاده می شود ، اما انتظار داشته باشید که برخی از تخته ها معیوب بوده و هر یک را بررسی و آزمایش کنید. همچنین ، آخرین تخته های پلی آمید قابل انعطاف حدود 320 دلار هزینه دارد ، آخرین باری که بررسی کردم.

پس از دریافت تخته های الکترود زبان ، باید مواد اضافی را قطع کنید. من از کلون dremel با دیسک برش ساینده استفاده کردم.

مرحله 4: درایور خروجی آردوینو

درایور خروجی آردوینو مدارهای خروجی را کنترل می کند تا الکترودها را بر اساس ورودی سریال از ژنراتور قاب آردوینو هدایت کند. توجه داشته باشید که نیمی از خروجی ها به عنوان تصویر معکوس بقیه وصل شده اند ، بنابراین کد درایور خروجی با در نظر گرفتن این امر کمی عجیب است.

مرحله 5: قاب آردوینو

ژنراتور قاب آردوینو اطلاعات را از دستکش تشخیص موقعیت و شتاب سنج می گیرد و آنها را به داده های قاب خروجی تبدیل می کند که در نهایت صفحه نمایش زبان را کنترل می کند. آردوینو تولید کننده قاب دارای ماژول VMA203 Keypad/button نیز می باشد و رابط کاربری دستگاه را کنترل می کند. کد درایور در فریم ژنراتور آردوینو مملو از اعداد جادویی (مقادیر تحت الفظی است که بدون توضیح در کد استفاده می شود) بر اساس خروجی های حسگرهای انعطاف پذیر جداگانه - که بسیار متفاوت هستند - و شتاب سنج.

مرحله 6: مدار چند منظوره سنسور

سنسورهای آنالوگ بیشتری نسبت به ورودی های آنالوگ دارم ، بنابراین لازم بود از یک مالتی پلکسر استفاده کنم.

مرحله 7: خروجی مدار راننده

در اینجا به صورت.pdf پیوست شده است زیرا در غیر اینصورت Instructables آن را آنقدر فشرده می کند که ناخوانا می شود.

مرحله 8: چیدمان سیستم

توجه: هر دو دستگاه BrainPort و PoNS چندین الکترود را همزمان فعال می کنند. همانطور که در اینجا سیم کشی شده و کدگذاری شده است ، این دستگاه در یک زمان فقط یک الکترود را فعال می کند. هر برد مدار خروجی دارای مجوزهای جداگانه ای برای انتخاب و خروجی است ، بنابراین این طرح _برای فعال شدن چندین الکترود به طور همزمان تنظیم می شود ، من فقط سیم کشی نکرده ام تا این کار را انجام دهد.

مرحله 9: آماده سازی دستکش فلکس سنسور

پین های سنسورهای فلکس بسیار شکننده هستند و به راحتی پاره می شوند. سطح در معرض حسگرهای فلکس نیز مستعد اتصال کوتاه است. سیمها را به سنسورهای فلکس لحیم کردم و سپس اتصالات را کاملاً با چسب حرارتی احاطه کردم تا در برابر آسیب محافظت شود. سپس سنسورهای انعطاف پذیر به یک دستکش متصل می شوند و وسط هر سنسور در قسمت مفصلی قرار می گیرد که خم شدن آن باید اندازه گیری شود. به طور طبیعی ، نسخه تجاری آن بیش از 10،000 دلار فروخته می شود.

مرحله 10: مونتاژ فیزیکی

از آنجا که صد سیم از تابلوهای مدار راننده تا شبکه الکترود زبان بسیار زیاد است ، به طور کلی نسبتاً غیر قابل انعطاف می شوند. برای تعادل با این دستگاه شما باید بتوانید سر خود را آزادانه حرکت دهید در حالی که شبکه الکترود زبان را در محل خود نگه دارید روی زبان به همین دلایل ، نصب برد مدارهای راننده روی یک کلاه ایمنی بسیار منطقی بود.