Translingualer Neurostimulator - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Dieses Projekt wurde von Mark aus Nova Scotia in Auftrag gegeben. Es kostete 471,88 US-Dollar in Teilen und dauerte 66,5 Stunden, um zu entwerfen und zu bauen. Die beiden obigen Fotos mit der Plastikbox stammen aus der zweiten (beiliegenden) Iteration des Gerätes, die von einem Stipendiaten in Deutschland in Auftrag gegeben wurde.

Wenn Sie wie ich sind, haben Sie dieses Gerät zum ersten Mal in Nachrichtenartikeln gesehen, in denen Bilder von Blinden gezeigt wurden, die damit ein Bild mit niedriger Auflösung "sehen", indem sie es auf einem Elektrodengitter auf ihrer Zunge anzeigten. Auch in der Rehabilitation findet das Gerät Anwendung – mit der Variante „BrainPort“lassen sich Gleichgewichtsdefizite durch vestibuläre sensorische Substitution behandeln und angeblich nur Impulse durch jede Elektrode eines elektrotaktilen Zungenstimulationsgerätes senden (in Kombination mit entsprechenden Übungen, z Gleichgewichtstraining) kann einige neurologische Zustände verbessern, was mich verwirrt. Ich habe auch einige Berichte gehört, dass das PoNS-Gerät (das die Zunge stimuliert, aber keine Informationen sendet) eine Pseudowissenschaft ist und nichts zur Verbesserung des Gesundheitszustands der Menschen beiträgt. Derzeit gibt es nicht genügend Forschung, um mit Sicherheit sagen zu können, dass das PoNS-Gerät für alles hilfreich ist, und die Papiere, die die Wirksamkeit des PoNS-Geräts und anderer ähnlicher Art behaupten, wurden von den Geräteherstellern finanziert, was aufgrund der verdächtigen inhärente Interessenkonflikte. Ich, quicksilv3rflash, erhebe keine Behauptungen über die medizinische Wirksamkeit dieses Geräts, so baut man es nur, wenn man will.

Wie auch immer, wie immer bei meinen medizinischen Hardware-Klonprojekten, listet das Handbuch für die kommerzielle Version, die ich gefunden habe, einen absurd hohen Preis auf - mehr als 5000 USD, viel zu hoch angesichts der tatsächlichen Teilekosten (471,88 USD Stand 2018-09). -14). Es gibt viele verschiedene kommerzielle Designs dieser Technologie mit unterschiedlichen Rasterauflösungen und maximalen Ausgangsspezifikationen (ich habe Ausgangsspannungsmaxima im Bereich von 19 V bis 50 V gesehen, wobei der Ausgang dann durch einen ungefähr 1 kOhm-Widerstand und einen 0,1 uF DC-Blockkondensator geleitet wird). Dies ist keine exakte Kopie einer kommerziellen Version; Es wurde entwickelt, um verschiedene kommerzielle Designs zu emulieren, und verfügt auf Wunsch des Kommissars über einen völlig neuen Modus (Geschicklichkeitstraining).

Schritt 1: Ausgabemodi

Das hier beschriebene Gerät verfügt über drei Ausgabemodi:

1. BrainPort-Balance-Emulator

Der BrainPort wurde auf Basis der früheren Tongue Display Unit (TDU) entwickelt. Für das Gleichgewichtstraining wird der BrainPort verwendet, um ein 2x2-Muster auf einem 10x10-Zungenelektrodenraster anzuzeigen. Das Muster auf dem Zungenelektrodengitter wirkt in gewisser Weise wie ein physisches Objekt, das durch die Schwerkraft bewegt wird; es bleibt in der Mitte des Rasters, wenn der Kopf des Benutzers gerade gehalten wird. Wenn sich der Benutzer nach vorne lehnt, bewegt sich das Muster zur Vorderseite der Zunge des Benutzers, und wenn sich der Benutzer nach rechts lehnt, bewegt sich das Muster zur rechten Seite der Zunge des Benutzers. Das gleiche gilt für das Zurücklehnen nach links oder hinten (das Muster bewegt sich von der Mitte des Rasters zur linken oder hinteren Zunge des Benutzers).

2. PoNS-Emulator

Im Gegensatz zum BrainPort oder der Tongue Display Unit trägt der PoNS-Ausgang keine Informationen und kann nicht durch ein externes Signal moduliert werden. Um das Papier im vorherigen Link zu paraphrasieren: Nachdem die Forscher herausgefunden hatten, dass das Gleichgewichtstraining mit dem BrainPort die Leistung auch noch Monate nach dem Entfernen des Geräts aus dem Mund verbesserte, vermuteten sie, dass die elektrotaktile Stimulation selbst die Neurorehabilitation irgendwie erleichtern könnte, auch ohne dass Informationen zugeführt werden die Zungenanzeige. Die erste Version des PoNS-Geräts hatte ein quadratisches Elektrodengitter wie das hier beschriebene Gerät, aber es ist erwähnenswert, dass nachfolgende Versionen (beginnend mit Version 2 im Jahr 2011) des PoNS-Geräts kein quadratisches Ausgangselektrodengitter haben, sondern einen vagen Halbmond verwenden -Mondförmiges, das entlang der Vorderseite der Zunge passt und 144 Elektroden hat. Bitte beachten Sie, dass der Autor dieses Instructable nicht mit Sicherheit sagen kann, dass das PoNS-Gerät tatsächlich etwas Nützliches tut.

3. Geschicklichkeitsmodus

Der Geschicklichkeitsmodus, der speziell vom Kommissar angefordert wurde, verfolgt die Beugung des ersten und zweiten Fingerknöchels jedes Fingers der rechten Hand. Bei nicht gebeugter Hand werden zehn aktive Elektroden entlang der Zungenvorderseite angezeigt, wobei jede aktive Elektrode einem Gelenk entspricht. Wenn die Gelenke gebeugt werden, bewegen sich die entsprechenden aktiven Elektroden von der Vorderseite zur Rückseite der Zunge und liefern ein elektrotaktiles Feedback, das die Handposition des Benutzers beschreibt.

Schritt 2: Teileliste

[Gesamtkosten: $471.88 USD, Stand 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

3x Flachbandkabel Buchse-zu-Buchse, 40 Adern/Kabel

5x Zungenelektrodenrasterplatinen

5x Ausgangstreiberplatinen

2x Arduino uno

2x XL6009 Boost-Module

1x 6AA-Halter

1x 9V Batterieclip

1x Netzschalter

1x VMA203 Tastatur/Bildschirm

1x Beschleunigungsmesser, ADXL335-Modul

10x Flex Sensoren, Spektrensymbol Flex 2.2"

50ft. 24 AWG-Draht

2x Handschuhe (wird nur paarweise verkauft)

Schritt 3: Leiterplatten

Ich habe Leiterplatten über Seeed Studio FusionPCB bestellt. Die in diesem Schritt enthaltenen ZIP-Dateien sind die erforderlichen Gerber-Dateien. Die Treiberplatinen können mit den Standardeinstellungen von Seeed hergestellt werden, aber das Zungenelektrodengitter erfordert eine höhere Präzision (5/5 mil Abstand) und eine Vergoldung (ENIG - obwohl Sie stattdessen Hartgold erhalten könnten, wenn Sie möchten, dass sie länger halten, und wenn Sie haben zusätzliche 200 US-Dollar). Ich habe auch das Zungenelektrodengitter mit der dünnsten Leiterplattenoption, 0,6 mm, hergestellt, was es leicht flexibel macht.

Aufgrund der hohen Kosten flexibler Polyimid-Leiterplatten haben wir uns für diesen Prototypen entschieden, eine starre Platine zu verwenden. Andere, die diese Anweisungen lesen und dieses Gerät auf Polyimid herstellen lassen möchten, sollten bedenken, dass die erforderliche Genauigkeit 5 mil Spuren / 5 mil Abstand beträgt, die Seeedstudio bei Flex-PCBs nicht bietet. Sie können - wahrscheinlich - mit dem 6-mil/6-mil-Prozess davonkommen, den Seeed für Polyimid verwendet, aber erwarten Sie, dass einige der Platinen defekt sind, und prüfen / testen Sie jede einzelne. Außerdem kostet ein Lauf flexibler Polyimid-Platinen etwa 320 US-Dollar, als ich das letzte Mal überprüft habe.

Nachdem Sie die Zungenelektrodenplatten erhalten haben, müssen Sie das überschüssige Material abschneiden. Ich habe einen Dremel-Klon mit einer abrasiven Trennscheibe verwendet.

Schritt 4: Ausgangstreiber Arduino

Der Ausgangstreiber Arduino steuert die Ausgangsplatinen, um die Elektroden basierend auf dem seriellen Eingang des Frame-Generators Arduino anzusteuern. Beachten Sie, dass die Hälfte der Ausgänge als invertiertes Bild der anderen angeschlossen ist, daher ist der Ausgabetreibercode etwas seltsam, um dies zu berücksichtigen.

Schritt 5: Rahmengenerator Arduino

Der Frame-Generator Arduino nimmt Daten vom Positionssensor-Handschuh und dem Beschleunigungsmesser und wandelt sie in die Ausgabe-Frame-Daten um, die letztendlich die Zungenanzeige steuern. An den Frame-Generator Arduino ist auch das VMA203 Keypad/Button-Modul angeschlossen und steuert die Benutzeroberfläche des Geräts. Der Treibercode innerhalb des Frame-Generators Arduino ist voller magischer Zahlen (wörtliche Werte, die ohne Erklärung im Code verwendet werden) basierend auf den Ausgaben der einzelnen Flex-Sensoren - die stark variieren - und dem Beschleunigungsmesser.

Schritt 6: Sensor-Multiplexer-Schaltung

Ich habe mehr analoge Sensoren als analoge Eingänge, daher musste ich einen Multiplexer verwenden.

Schritt 7: Ausgangstreiberschaltung

Hier als.pdf angehängt, da Instructables es sonst so stark komprimieren wird, dass es unleserlich wird.

Schritt 8: Systemlayout

Hinweis: Sowohl das BrainPort- als auch das PoNS-Gerät aktivieren mehrere Elektroden gleichzeitig. Wie hier verdrahtet und codiert, aktiviert dieses Gerät jeweils nur eine Elektrode. Jede Ausgangsplatine verfügt über separate Chipauswahl- und Ausgangsaktivierungsleitungen, so dass dieses Design _kann_ eingerichtet werden kann, um mehrere Elektroden gleichzeitig zu aktivieren, ich habe es nur nicht so verdrahtet.

Schritt 9: Vorbereiten des Flex-Sensor-Handschuhs

Die Pins der Flexsensoren sind sehr zerbrechlich und lassen sich leicht abreißen. Auch die freiliegende Oberfläche der Flexsensoren ist anfällig für Kurzschlüsse. Ich lötete Drähte an die Flex-Sensoren und umgab die Verbindungen dann vollständig mit Heißkleber, um sie vor Beschädigungen zu schützen. Die Flexsensoren wurden dann an einem Handschuh befestigt, wobei die Mitte jedes Sensors über dem Knöchel platziert wurde, dessen Flexion gemessen werden sollte. Natürlich wird die kommerzielle Version davon für mehr als 10.000 US-Dollar verkauft.

Schritt 10: Physische Montage

Da die hundert Drähte von den Treiberplatinen bis zum Zungenelektrodengitter so zahlreich sind, werden sie als Aggregat relativ unflexibel auf der zunge. Aus diesen Gründen war es am sinnvollsten, die Treiberplatinen an einem Helm zu montieren.