Neurostimulator Translingual: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Proyek ini ditugaskan oleh Mark dari Nova Scotia. Harganya $USD 471,88 untuk suku cadang, dan membutuhkan waktu 66,5 jam untuk merancang dan membangun. Dua foto di atas dengan kotak plastik berasal dari iterasi kedua (tertutup) perangkat, yang ditugaskan oleh seorang rekan di Jerman.

Jika Anda seperti saya, paparan pertama Anda terhadap perangkat ini adalah di artikel berita yang memiliki gambar orang buta yang menggunakannya untuk "melihat" gambar beresolusi rendah dengan menampilkannya pada kisi elektroda di lidah mereka. Perangkat ini juga memiliki aplikasi dalam berbagai jenis rehabilitasi -- varian "BrainPort" dapat digunakan untuk mengobati defisit keseimbangan melalui substitusi sensorik vestibular, dan diduga hanya mengirimkan pulsa melalui setiap elektroda perangkat stimulasi lidah elektrotaktil (dikombinasikan dengan aktivitas yang relevan, misalnya latihan keseimbangan) dapat memperbaiki beberapa kondisi neurologis, yang membingungkan saya. Saya juga mendengar beberapa laporan bahwa perangkat PoNS (yang merangsang lidah tetapi tidak mengirimkan informasi melalui itu) adalah pseudosains, dan tidak melakukan apa pun dalam hal meningkatkan kondisi medis orang. Saat ini tidak ada penelitian yang cukup untuk mengatakan dengan pasti bahwa perangkat PoNS berguna untuk apa pun, dan makalah yang mengklaim keefektifan perangkat PoNS dan sejenisnya didanai oleh produsen perangkat, yang semuanya mencurigakan karena konflik kepentingan yang melekat. Saya, quicksilv3rflash, tidak membuat klaim tentang efektivitas medis perangkat ini, ini hanya cara membuatnya jika Anda mau.

Bagaimanapun, seperti yang selalu terjadi pada proyek kloning perangkat keras medis saya, manual untuk versi komersial yang saya temukan mencantumkan harga yang sangat tinggi -- lebih dari $5000 USD, terlalu tinggi mengingat biaya suku cadang yang sebenarnya ($471,88 USD pada 2018-09 -14). Ada banyak desain komersial yang berbeda dari teknologi ini, dengan resolusi grid yang bervariasi dan spesifikasi keluaran maksimum (saya melihat tegangan keluaran maksimum mulai dari 19v hingga 50v, keluaran kemudian disalurkan melalui resistor kira-kira 1kOhm dan kapasitor pemblokiran DC 0,1uF). Ini bukan salinan persis dari satu versi komersial; itu dirancang untuk meniru beberapa desain komersial yang berbeda, dan memiliki mode yang sama sekali baru (pelatihan ketangkasan) atas permintaan komisaris.

Langkah 1: Mode Keluaran

Perangkat yang dijelaskan di sini memiliki tiga mode keluaran:

1. Emulator keseimbangan BrainPort

BrainPort dikembangkan berdasarkan Tongue Display Unit (TDU) sebelumnya. Untuk melatih keseimbangan, BrainPort digunakan untuk menampilkan pola 2x2 pada kisi elektroda lidah 10x10. Pola pada kisi elektroda lidah bertindak seolah-olah itu adalah objek fisik yang digerakkan oleh gravitasi; itu tetap di tengah grid jika kepala pengguna diangkat lurus. Jika pengguna condong ke depan, pola bergerak ke arah depan lidah pengguna, dan jika pengguna condong ke kanan, pola bergerak ke arah sisi kanan lidah pengguna. Hal yang sama berlaku untuk condong ke kiri atau ke belakang (pola akan bergerak dari tengah kisi ke kiri atau belakang lidah pengguna).

2. Emulator PoNS

Tidak seperti Unit Tampilan BrainPort atau Tongue, output PoNS tidak membawa informasi apa pun dan tidak dapat dimodulasi oleh sinyal eksternal. Mengutip makalah di tautan sebelumnya, setelah para peneliti menemukan bahwa pelatihan keseimbangan dengan BrainPort meningkatkan kinerja bahkan selama berbulan-bulan setelah perangkat dikeluarkan dari mulut, mereka menduga bahwa stimulasi elektrotaktil itu sendiri entah bagaimana dapat memfasilitasi neurorehabilitasi, bahkan tanpa informasi yang dimasukkan melalui tampilan lidah. Versi pertama perangkat PoNS memiliki kotak elektroda persegi seperti perangkat yang dijelaskan di sini, tetapi perlu dicatat bahwa versi berikutnya (dimulai dengan versi 2 pada tahun 2011) perangkat PoNS tidak memiliki kotak elektroda keluaran persegi, menggunakan agak samar-samar sabit -Bulan berbentuk yang pas di sepanjang bagian depan lidah dan memiliki 144 elektroda. Harap dicatat bahwa penulis Instructable ini tidak dapat menyatakan dengan yakin bahwa perangkat PoNS benar-benar melakukan sesuatu yang berguna.

3. Modus ketangkasan

Secara khusus diminta oleh komisaris, mode ketangkasan melacak fleksi buku-buku jari pertama dan kedua dari setiap jari di tangan kanan. Sepuluh elektroda aktif ditampilkan di sepanjang bagian depan lidah jika tangan tidak tertekuk, masing-masing elektroda aktif sesuai dengan sambungan. Saat sendi ditekuk, elektroda aktif yang sesuai bergerak dari depan ke belakang lidah, memberikan umpan balik elektrotaktil yang menggambarkan posisi tangan pengguna.

Langkah 2: Daftar Bagian

[Total biaya: $471,88 USD pada 14-09-2018]

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 M20-999904

3x Kabel pita perempuan-ke-perempuan, 40 kabel/kabel

5x papan sirkuit grid elektroda lidah

5x Papan sirkuit driver keluaran

2x Arduino uno

2x XL6009 Meningkatkan modul

1x 6AA pemegang

1x 9v klip baterai

1x Saklar daya

1x tombol/layar VMA203

1x Akselerometer, modul ADXL335

10x sensor Flex, simbol spektrum flex 2.2"

50 kaki. 24 AWG kawat

2x Sarung Tangan (hanya dijual berpasangan)

Langkah 3: Papan Sirkuit

Saya memesan papan sirkuit melalui Seeed Studio FusionPCB. File.zip yang disertakan dalam langkah ini adalah file gerber yang diperlukan. Papan driver dapat dibuat dengan pengaturan default Seeed, tetapi kisi elektroda lidah membutuhkan presisi yang lebih tinggi (jarak 5/5 mil) dan pelapisan emas (ENIG -- meskipun Anda bisa mendapatkan emas keras sebagai gantinya jika Anda ingin mereka bertahan lebih lama, dan jika Anda mendapat tambahan $200). Saya juga mendapatkan kisi elektroda lidah yang dibuat dengan opsi papan sirkuit tertipis, 0,6 mm, yang membuatnya sedikit fleksibel.

Karena tingginya biaya papan sirkuit polimida fleksibel, kami memilih untuk menggunakan papan kaku untuk prototipe ini. Orang lain yang membaca instruksi ini yang ingin membuat perangkat ini dibuat pada polimida harus mengingat presisi yang diperlukan adalah jejak 5mil / izin 5mil, yang tidak akan disediakan Seeedstudio dalam PCB fleksibel. Anda bisa -mungkin- lolos dengan membuatnya dibuat pada proses 6mil/6mil Seeed digunakan untuk polimida, tetapi berharap beberapa papan rusak, dan periksa / uji masing-masing. Juga, papan polimida fleksibel berharga sekitar $ 320, terakhir saya periksa.

Setelah menerima papan elektroda lidah, Anda harus memotong bahan berlebih. Saya menggunakan klon dremel dengan disk cut-off abrasif.

Langkah 4: Keluarkan Driver Arduino

Driver keluaran Arduino mengontrol papan sirkuit keluaran untuk menggerakkan elektroda berdasarkan masukan serial dari generator bingkai Arduino. Perhatikan bahwa setengah output dicolokkan sebagai gambar terbalik dari yang lain, jadi kode driver output agak aneh untuk memperhitungkan ini.

Langkah 5: Bingkai Generator Arduino

Generator bingkai Arduino mengambil data dari sarung tangan penginderaan posisi dan akselerometer dan mengubahnya menjadi data bingkai keluaran yang pada akhirnya akan mengontrol tampilan lidah. Frame generator Arduino juga memiliki modul Keypad/tombol VMA203 yang dicolokkan ke dalamnya, dan mengontrol antarmuka pengguna perangkat. Kode driver dalam generator bingkai Arduino penuh dengan angka ajaib (nilai literal yang digunakan tanpa penjelasan dalam kode) berdasarkan output dari sensor fleksibel individu -- yang sangat bervariasi -- dan akselerometer.

Langkah 6: Sirkuit Sensor Multiplexer

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

Langkah 7: Sirkuit Pengemudi Keluaran

Terlampir di sini sebagai.pdf karena jika tidak, Instructables akan memampatkannya sedemikian rupa sehingga menjadi tidak terbaca.

Langkah 8: Tata Letak Sistem

Catatan: Perangkat BrainPort dan PoNS mengaktifkan beberapa elektroda secara bersamaan. Seperti kabel dan kode di sini, perangkat ini hanya mengaktifkan satu elektroda pada satu waktu. Setiap papan sirkuit keluaran memiliki jalur pemilihan chip dan pengaktifan keluaran yang terpisah, jadi desain ini _dapat_ diatur untuk mengaktifkan beberapa elektroda sekaligus, saya hanya belum menghubungkannya untuk melakukannya.

Langkah 9: Mempersiapkan Sarung Tangan Flex Sensor

Pin sensor fleksibel sangat rapuh, dan mudah lepas. Permukaan sensor flex yang terbuka juga rentan terhadap korsleting. Saya menyolder kabel ke sensor fleksibel dan kemudian sepenuhnya mengelilingi sambungan dengan lem panas untuk melindunginya dari kerusakan. Sensor flex kemudian dilekatkan pada sarung tangan dengan bagian tengah setiap sensor ditempatkan di sepanjang buku jari yang fleksinya akan diukur. Tentu saja, versi komersialnya dijual dengan harga lebih dari $10.000.

Langkah 10: Perakitan Fisik

Karena ratusan kabel dari papan sirkuit driver ke kisi elektroda lidah sangat banyak, mereka menjadi relatif tidak fleksibel sebagai agregat. Untuk melatih keseimbangan dengan perangkat ini, Anda harus dapat menggerakkan kepala dengan bebas sambil menjaga kisi elektroda lidah tetap di tempatnya. di lidah. Untuk alasan ini, paling masuk akal untuk memasang papan sirkuit driver ke helm.