Flüssigkristallbrille für Amblyopie (alternierende Okklusions-Trainingsbrille) [ATtiny13] - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Amblyopie (träges Auge), eine Sehstörung, die etwa 3 % der Bevölkerung betrifft und normalerweise mit einfachen Augenklappen oder Atropintropfen behandelt wird. Leider blockieren diese Behandlungsmethoden das stärkere Auge für lange, ununterbrochene Zeiträume, sodass zwei Augen (eigentlich Neuronen im Gehirn, die visuelle Informationen verarbeiten) nicht zusammenarbeiten und sich synchronisieren können. Vor kurzem fand ich einen Artikel auf Wikipedia, der eine alternative Behandlungsform beschreibt, bei der Flüssigkristalltafeln vor den Augen platziert werden und deren Okklusion durch digitale Schaltungen gesteuert wird. Studien zu dieser Behandlungsform sind sehr vielversprechend, daher habe ich mich entschieden, eine gewöhnliche aktive Shutterbrille von 3D-TV auf eine alternierende Okklusions-Trainingsbrille „aufzurüsten“.

EDIT: Eine neuere Version der Brille finden Sie hier

Schritt 1: Haftungsausschluss

Die Verwendung eines solchen Geräts kann bei einem kleinen Teil der Benutzer des Geräts epileptische Anfälle oder andere Nebenwirkungen verursachen. Der Bau eines solchen Geräts erfordert die Verwendung von mäßig gefährlichen Werkzeugen und kann zu Schäden oder Sachschäden führen. Sie bauen und verwenden das beschriebene Gerät auf eigene Gefahr.

Trotzdem gibt es Orte, an denen eine angemessene medizinische Versorgung für Menschen mit Sehstörungen nicht möglich ist (zumindest diese WHO-Karte sagt es mir). Glücklicherweise hat ein mobiles Gerät im Wert von 100 US-Dollar heute die gleiche Rechenleistung und Bildschirmauflösung wie ein Gaming-PC vor 10 Jahren, daher glaube ich persönlich, dass kybernetische Implantate zum Selbermachen für viele Menschen in Entwicklungsländern* früher als eine angemessene medizinische Versorgung als Behandlungsform verfügbar sein werden.

* Einige postindustrielle Landkreise in Nordamerika haben einige „großartige“Krankenversicherungssysteme, die das Leben der Menschen ebenfalls miserabel machen sollen!!!

Schritt 2: Teile und Werkzeuge

Teile und Materialien:

Active Shutter 3D-Brille

ATtiny13 oder ATtiny13A

2 taktile Schaltknöpfe

Wippe EIN-AUS-Schalter

100 nF Kondensator

4,7 uF Kondensator

1N4148 Diode

kleines Stück Perfboard (ca. 28 mm x 35 mm)

einige Drahtstücke (UTP-Kabel ist eine großartige Quelle für Drähte)

2 3V-Batterien (CR2025 oder CR2032)

Isolierband

Tesafilm

Cyanacrylatkleber

Werkzeuge:

Seitenschneider

Zange

Schlitzschraubendreher

kleiner Kreuzschlitzschraubendreher

Allzweckmesser

Lötstation

Lot

AVR-Programmierer (Standalone-Programmierer wie USBasp oder Sie können ArduinoISP verwenden)

Schritt 3: Active Shutter 3D-Brille

Die Quelle der Flüssigkristallpanels für unser Projekt sind aktive 3D-TV-Brillen. Die, die ich benutzt habe, haben mich 5 Dollar gekostet (sie waren gebraucht). Es gibt nur wenige Arten von aktiven Shutter-Brillen, stellen Sie also sicher, dass die von Ihnen verwendeten polarisiertes Licht richtig blockieren (Sie können dies überprüfen, indem Sie einen Polarisationsfilter oder ein LCD davor platzieren, es sollte auch funktionieren, wenn die Brille AUS ist). Seien Sie vorsichtig, dass jedes Plastikstück, das an Flüssigkristallbildschirmen angebracht ist, die Lichtpolarisation beeinflussen kann. Die erste Brille, die ich zu modifizieren versuchte, hatte keinen vorderen Polarisationsfilter (es sollten 2 davon in jedem Flüssigkristallpanel sein, da sie ähnlich wie LCDs aufgebaut sind) und wenn sie gezwungen wurden, Licht zu blockieren, erschienen sie lila und nicht schwarz, mehr dazu im letzten Schritt.

Aktive 3D-TV-Brillen arbeiten normalerweise mit 60 Hz und blockieren das Licht für beide Augen gleichermaßen. Linkes Auge wird für 8,333 ms blockiert und dann wird rechtes Auge für 8,333 ms blockiert, dann wiederholt sich der Zyklus. Das Auge ist blockiert, wenn Spannung an das LC-Panel angelegt wird. Die Spannung, die LC-Panels antreibt, beträgt symmetrisch 9,2 V (Spitze-Spitze-Amplitude 18,4 V).

Schritt 4: Demontage der Active Shutter 3D-Brille

Entfernen Sie mit einem Schraubendreher alle Schrauben, die die Brille zusammenhalten. Es könnte eine gute Idee sein, die LC-Panels zu schützen (ich hätte es wahrscheinlich tun sollen, bevor ich die Schrauben entfernt habe). Verwenden Sie dann ein Cuttermesser (oder Cutter), um die Verbindung von zwei Teilen eines Rahmens zu schneiden. Dann mit einem Schlitzschraubendreher die Verbindung aufhebeln. Das Aufhebeln kann etwas schwierig sein, sollte aber möglich sein (Achtung, Glasteile nicht zu beschädigen!). Nachdem Sie diese Aufgabe abgeschlossen haben, entfernen Sie die elektronischen Teile von den Gläsern und entlöten Sie die LC-Panels von der Leiterplatte.

Schritt 5: Gläser zusammensetzen

Löten Sie 4 Drähte an LC-Panels (sie müssen etwas länger sein als die auf dem Foto gezeigten). Verwenden Sie Isolierband, um dünnes Klebeband zu befestigen, das von LC-Panels stammt und an Drähte gelötet ist. Anschließend LC-Panels wieder in den Brillenrahmen einsetzen, Schrauben anziehen. Sie können Cyanacrylatkleber verwenden, um die unteren Teile des Rahmens zu verbinden. Batterieabdeckung wird nicht benötigt und ich habe sie nicht wieder an ihren Platz gelegt.

Schritt 6: ATtiny Mikrocontroller programmieren

Verbinden Sie ATtiny13 mit Ihrem Lieblingsprogrammierer, öffnen Sie Ihr Lieblings-AVR-Entwicklertool und schreiben Sie glass.hex in den FLASH-Speicher des Mikrocontrollers. Behalten Sie die standardmäßigen Sicherungsbits bei (H:FF, L:6A).

Ich habe USBasp und AVRDUDE verwendet, also musste ich nach dem korrekten Verbinden von VCC, GND, RESET, SCK, MISO, MOSI-Pins von ATtiny13 mit dem Programmierer nur einen einfachen Befehl zum Hochladen von glass.hex ausführen:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 8 -U flash:w:glasses.hex

Ich habe festgestellt, dass Arduino-Boards bei Instructables sehr beliebt sind, also ist hier der Link für ein Tutorial, das erklärt, wie man Arduino in einen Programmierer umwandelt. Sie können die Schritte 5 bis 7 überspringen, die sich mit der Kompilierung eines in C geschriebenen Codes befassen.

Schritt 7: Löten

Löten Sie alle elektronischen Komponenten auf das Prefboard. Auf dem Bild der Lötplatine fehlt 1N4148 Diode, ich habe sie später an weiß-blauem Draht befestigt. Verdrillte Drähte werden später an Batterien angeschlossen und durch Isolierband sicher an Ort und Stelle gehalten. Vergessen Sie nicht, die Kabel des LC-Panels an die Pins PB0, PB1 und PB2 von ATtiny13 anzuschließen.

Schritt 8: Endmontage

Verwenden Sie Isolierband, um die Unterseite des Prefboards vom Körper des Brillenträgers zu trennen. Befestigen Sie den Prefboard-Brillenrahmen mit einem Klebeband Ihrer Wahl.

Als nächstes müssen Sie 2 Knopfzellen (CR2025 oder CR2032) an das Gerät anschließen. Leider kann ihre Spannung im Neuzustand 3,3 V überschreiten. Zwei dieser Zellen sind in Reihe geschaltet, so dass ATtiny selbst nach einem Spannungsabfall an der 1N4148-Diode (weniger als 0,7 V) seine maximale Betriebsspannung von 6,0 V leicht überschreiten kann. Ich empfehle, komplett neue Batterien etwas zu entladen, bevor Sie sie in das Gerät einsetzen.

Das Gerät verbraucht ca. 1 mA.

Schritt 9: Verwendung einer alternierenden Okklusions-Trainingsbrille

Mit PB3 verbundene Taste ändert die Gerätefrequenz (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz) und die mit PB4 verbundene Taste ändert, wie lange jedes Auge verschlossen ist (L-10%: R-90%, L- 30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Nachdem Sie die Einstellungen vorgenommen haben, müssen Sie etwa 10 Sekunden warten (10 Sekunden ohne Tastenbetätigung), damit sie im EEPROM gespeichert und nach dem Ausschalten beim nächsten Gerätestart geladen werden. Durch gleichzeitiges Drücken beider Tasten werden Standardwerte eingestellt.

Es gibt mindestens einen Fall einer Stereopsis-Wiederherstellung, die beim Anschauen von 3D-Material erreicht wurde. Wenn Sie eine alternierende Okklusions-Trainingsbrille verwenden möchten, um 3D-Materialien anzusehen, während Sie eine andere Brille derselben Art (nur unverändert) tragen, müssen Sie ein Stück durchsichtigen Kunststoff an der Rückseite ihrer LC-Panels befestigt haben, wie dies das Foto in Schritt 3 (oder Sie können Klebeband verwenden). In dieser Konfiguration sitzt die unmodifizierte Brille näher am Display. Alternativ können Sie ein linkes LC-Panel anstelle eines rechten einsetzen und umgekehrt. Das dreht die Polarisation der LC-Panels, mehr dazu im letzten Schritt. Dies führt jedoch dazu, dass Sie Ihr Display nicht ohne eine unveränderte Brille sehen können.

Schritt 10: Ähnliche Projekte

Dichoptischer E-Book-Reader: Die erste Iteration meiner Brille erforderte die Verwendung eines externen Polarisationsfilters. Ich habe es nur an der Vorderseite des rechten LC-Panels befestigt. Dadurch konnte ich einige andere Polarisationsfilter auf das E-Paper-Display legen (das unpolarisiertes Licht emittiert) und Teile der Seite für das rechte Auge vollständig blockieren (Text hinter Filtern flackert jetzt für das linke Auge, da das Licht jetzt polarisiert ist). Es zwingt mich, blockierte Stellen mit dem linken Auge zu lesen und Bilder von beiden Augen zusammenzusetzen. Und es gibt Studien, die besagen, dass der Blick auf dihoptische Dinge für Menschen mit Amblyopie sehr vorteilhaft ist. Sie können ähnliche Dinge mit anderen Displays tun, die unpolarisiertes Licht wie CRTs emittieren. Es gibt noch Hoffnung auf gute alte Röntgenstrahler, sie können wieder nützlich sein!

Kybernetisches Monokel: Leider ist die Polarisation meines 3D-Fernsehers um 90 Grad gegenüber der Polarisation meines PC-Monitors gedreht. Ich habe dieses Problem gelöst, indem ich das linke LC-Panel anstelle eines rechten eingesetzt habe. LC-Panels haben 2 um 90 Grad gedrehte Polarisationsfilter, so dass ein Blick von der anderen Seite durch sie die Lichtpolarisationen dreht, die von den LC-Panels „akzeptiert“werden. Ich habe auch die Spannung, die LC-Panels antreibt, auf 9 V (Spitze-zu-Spitze-Amplitude 18 V) erhöht, indem ich eine H-Brücke verwendet habe. Es macht LC-Panels während der Okklusion lichtundurchlässiger. Außerdem habe ich LEDs hinzugefügt, die während der Okklusion blinken, wodurch das Auge weiter „blindet“und es sich nicht an die Dunkelheit gewöhnen kann. Der „Blind“-Effekt macht sich besonders bemerkbar, wenn ich eine Anaglyphen-3D-Brille zwischen mein Auge und ein LC-Panel stecke (Farbfilter diffundieren das Licht). Wie ich bereits erwähnt habe, kann das Anschauen von 3D-Materialien für die Wiederherstellung von Stereopsien gut sein und mein PC-Monitor unterstützt keine anderen 3D-Technologien als Anaglyphen, daher sehe ich mich gezwungen, GZ3Doom (ViveDoom) zu empfehlen, eine Mod für klassische Doom-Spiele aus den 90er Jahren. Sie können zwei Arten von Anaglyphenbrillen verwenden (Grün-Magenta und Rot-Cyan), damit Sie Ihre Augen nicht zu sehr daran gewöhnen, dieselben Farbfilter zu tragen.

Möge die Ikone der Sünde aus MAP30 Ihnen das richtige Sehvermögen schenken!

(Es ist viel wahrscheinlicher, dass Sie eine Sehstörung heilen, indem Sie sich Cyberdämonen in einem dämonischen Videospiel ansehen, als wenn Sie christliche Heiligtümer besuchen)