محفز عصبي عبر اللسان: 10 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

تم تكليف هذا المشروع من قبل مارك من نوفا سكوشا. تكلف 471.88 دولارًا أمريكيًا في الأجزاء ، واستغرق التصميم والبناء 66.5 ساعة. الصورتان أعلاه مع الصندوق البلاستيكي مأخوذة من التكرار الثاني (المرفق) للجهاز ، بتكليف من زميل في ألمانيا.

إذا كنت مثلي ، فإن تعرضك الأول لهذا الجهاز كان في مقالات إخبارية تحتوي على صور لأشخاص مكفوفين يستخدمونها "لمشاهدة" صورة منخفضة الدقة من خلال عرضها على شبكة قطب كهربائي على ألسنتهم. يحتوي الجهاز أيضًا على تطبيقات في أنواع مختلفة من إعادة التأهيل - يمكن استخدام متغير "BrainPort" لعلاج عجز التوازن من خلال الاستبدال الحسي الدهليزي ، ويُزعم فقط إرسال نبضات عبر كل قطب كهربائي لجهاز تحفيز اللسان الكهربائي (جنبًا إلى جنب مع التمارين ذات الصلة ، على سبيل المثال تدريب التوازن) يمكن أن يحسن بعض الحالات العصبية ، مما يحيرني. لقد سمعت أيضًا بعض التقارير التي تفيد بأن جهاز PoNS (الذي يحفز اللسان ولا يرسل معلومات من خلاله) هو علم زائف ، ولا يفعل شيئًا فيما يتعلق بتحسين الظروف الطبية للأشخاص. في الوقت الحالي ، لا توجد أبحاث كافية للقول على وجه اليقين أن جهاز PoNS مفيد لأي شيء ، والأوراق التي تدعي فعالية جهاز PoNS وأخرى مثله تم تمويلها من قبل الشركات المصنعة للأجهزة ، وهو أمر مثير للشبهات بسبب تضارب المصالح المتأصل. أنا ، quicksilv3rflash ، لا أقوم بادعاءات حول الفعالية الطبية لهذا الجهاز ، فهذه هي فقط كيفية بنائه إذا كنت ترغب في ذلك.

على أي حال ، كما هو الحال دائمًا لمشاريع استنساخ أجهزتي الطبية ، يسرد دليل الإصدار التجاري الذي وجدته سعرًا مرتفعًا بشكل سخيف - أكثر من 5000 دولار أمريكي ، مرتفع بشكل مفرط نظرًا للتكلفة الفعلية للأجزاء (471.88 دولارًا أمريكيًا اعتبارًا من 2018-09 -14). هناك العديد من التصميمات التجارية المختلفة لهذه التقنية ، بدرجات دقة مختلفة للشبكة ومواصفات خرج قصوى (رأيت الحد الأقصى لجهد الخرج يتراوح من 19 فولت إلى 50 فولت ، ثم يتم توجيه الإخراج من خلال المقاوم 1 كيلو أوم تقريبًا ومكثف حظر تيار مستمر 0.1 فائق التوهج). هذه ليست نسخة طبق الأصل من أي إصدار تجاري واحد ؛ إنه مصمم لمحاكاة العديد من التصاميم التجارية المختلفة ، وله وضع جديد تمامًا (تدريب المهارة) بناءً على طلب المفوض.

الخطوة 1: أوضاع الإخراج

يحتوي الجهاز الموصوف هنا على ثلاثة أوضاع إخراج:

1. BrainPort التوازن المحاكي

تم تطوير BrainPort بناءً على وحدة عرض اللسان السابقة (TDU). من أجل توازن التدريب ، يتم استخدام BrainPort لعرض نمط 2x2 على شبكة قطب كهربائي اللسان 10x10. يعمل النمط الموجود على شبكة أقطاب اللسان إلى حد ما كما لو كان جسمًا ماديًا تحركه الجاذبية ؛ يبقى في وسط الشبكة إذا كان رأس المستخدم مرفوعًا بشكل مستقيم. إذا كان المستخدم يميل إلى الأمام ، فإن النمط يتحرك نحو الجزء الأمامي من لسان المستخدم ، وإذا كان المستخدم يميل إلى اليمين ، فإن النمط يتحرك نحو الجانب الأيمن من لسان المستخدم. ينطبق نفس الشيء على الميل إلى اليسار أو الخلف (سينتقل النمط من مركز الشبكة باتجاه اليسار أو خلف لسان المستخدم).

2. محاكي PoNS

على عكس BrainPort أو وحدة عرض اللسان ، لا يحمل إخراج PoNS أي معلومات ولا يمكن تعديله بواسطة إشارة خارجية. لإعادة صياغة الورقة في الرابط السابق ، بعد أن وجد الباحثون أن تدريب التوازن مع BrainPort أدى إلى تحسين الأداء حتى لأشهر بعد إزالة الجهاز من الفم ، فقد اشتبهوا في أن التحفيز الكهربائي نفسه يمكن أن يسهل بطريقة ما إعادة التأهيل العصبي ، حتى بدون تغذية المعلومات من خلاله. عرض اللسان. يحتوي الإصدار الأول من جهاز PoNS على شبكة قطب كهربي مربعة مثل الجهاز الموصوف هنا ، ولكن من الجدير بالذكر أن الإصدارات اللاحقة (بدءًا من الإصدار 2 في 2011) من جهاز PoNS لا تحتوي على شبكة قطب كهربي مربعة الإخراج ، باستخدام هلال غامض. - على شكل قمر يلائم الجزء الأمامي من اللسان ويحتوي على 144 قطبًا كهربائيًا. يرجى ملاحظة أن مؤلف هذا Instructable لا يمكنه أن يذكر بثقة أن جهاز PoNS يقوم بالفعل بأي شيء مفيد.

3. وضع المهارة

يتتبع وضع المهارة ، الذي يطلبه المفوض تحديدًا ، انثناء المفصل الأول والثاني لكل إصبع في اليد اليمنى. يتم عرض عشرة أقطاب كهربائية نشطة على طول الجزء الأمامي من اللسان إذا كانت اليد غير منحنية ، فكل قطب كهربائي نشط يتوافق مع مفصل. أثناء ثني المفاصل ، تتحرك الأقطاب الكهربائية النشطة المقابلة من مقدمة اللسان إلى الجزء الخلفي منه ، مما يوفر تغذية راجعة إلكتروتاكتية تصف موضع يد المستخدم.

الخطوة 2: قائمة الأجزاء

[التكلفة الإجمالية: 471.88 دولارًا أمريكيًا اعتبارًا من 2018-09-14]

10x 47 كيلو أوم 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

3 كبلات شريطية من أنثى إلى أنثى ، 40 سلكًا / كابل

5x اللسان لوحات الدوائر الكهربائية الشبكة

5x لوحات الدوائر سائق الإخراج

2x Arduino uno

2x XL6009 وحدات التعزيز

حامل 1x 6AA

مقطع بطارية 1x 9v

1x مفتاح الطاقة

1x VMA203 لوحة المفاتيح / الشاشة

1x مقياس تسارع ، وحدة ADXL335

10x Flex مجسات ، رمز الطيف المرن 2.2"

50 قدم سلك 24 AWG

قفازات 2x (تباع فقط في أزواج)

الخطوة 3: لوحات الدوائر

لقد طلبت لوحات الدوائر من خلال Seeed Studio FusionPCB. ملفات.zip المضمنة في هذه الخطوة هي ملفات جربر المطلوبة. يمكن صنع لوحات التشغيل باستخدام الإعدادات الافتراضية لـ Seeed ، لكن شبكة أقطاب اللسان تتطلب دقة أعلى (خلوص 5/5 مللي) وطلاء ذهبي (ENIG - على الرغم من أنه يمكنك الحصول على الذهب الصلب بدلاً من ذلك إذا كنت تريد أن تدوم لفترة أطول ، وإذا لديك 200 دولار إضافية). لقد حصلت أيضًا على شبكة أقطاب اللسان ملفقة بخيار أنحف للوحة الدائرة ، 0.6 مم ، مما يجعلها مرنة قليلاً.

نظرًا للتكلفة العالية للوحات دوائر مرنة من البوليميد ، اخترنا استخدام لوحة صلبة لهذا النموذج الأولي. يجب على الآخرين الذين يقرؤون هذه التعليمات والذين يرغبون في تصنيع هذا الجهاز على مادة البوليميد أن يضعوا في اعتبارهم الدقة المطلوبة هي آثار 5mil / 5mil التخليص ، والتي لن يوفرها Seeedstudio في ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن. يمكنك - على الأرجح - الابتعاد عن تصنيعها في عملية 6mil / 6mil المرئية الاستخدامات للبوليميد ، ولكن توقع أن تكون بعض الألواح معيبة ، وقم بفحص / اختبار كل واحدة. أيضًا ، تبلغ تكلفة مجموعة لوحات البوليميد المرنة حوالي 320 دولارًا ، آخر مرة راجعتها.

بعد استلام ألواح أقطاب اللسان ، ستحتاج إلى قطع المواد الزائدة. لقد استخدمت استنساخ dremel مع قرص قطع كاشطة.

الخطوة 4: إخراج سائق اردوينو

يتحكم برنامج تشغيل الإخراج Arduino في لوحات دوائر الإخراج لقيادة الأقطاب الكهربائية بناءً على الإدخال التسلسلي من مولد الإطار Arduino. لاحظ أن نصف المخرجات موصولة كصورة مقلوبة للآخرين ، لذا فإن كود محرك الإخراج غريب بعض الشيء لأخذ ذلك في الحسبان.

الخطوة 5: مولد الإطار اردوينو

يأخذ مولد الإطار Arduino البيانات من قفاز استشعار الموضع ومقياس التسارع ويحولها إلى بيانات إطار الإخراج التي ستتحكم في النهاية في عرض اللسان. يحتوي مولد الإطارات Arduino أيضًا على وحدة VMA203 Keypad / button متصلة بها ، ويتحكم في واجهة مستخدم الجهاز. رمز المشغل داخل مولد الإطار Arduino مليء بالأرقام السحرية (القيم الحرفية المستخدمة دون تفسير في الكود) بناءً على مخرجات أجهزة الاستشعار المرنة الفردية - والتي تختلف على نطاق واسع - ومقياس التسارع.

الخطوة 6: دائرة مستشعر الإرسال

لدي أجهزة استشعار تمثيلية أكثر من المدخلات التناظرية ، لذلك كنت بحاجة إلى استخدام معدد إرسال.

الخطوة 7: حلبة سائق الإخراج

مرفق هنا كملف pdf. وإلا فإن Instructables سوف تضغطه كثيرًا بحيث يصبح غير مقروء.

الخطوة 8: تخطيط النظام

ملاحظة: يقوم كلا الجهازين BrainPort و PoNS بتنشيط عدة أقطاب كهربائية في وقت واحد. كما هو سلكي ومشفّر هنا ، يقوم هذا الجهاز بتنشيط قطب كهربائي واحد فقط في كل مرة. تحتوي كل لوحة دوائر إخراج على خطوط منفصلة لتحديد وإخراج الشرائح ، لذلك يمكن إعداد هذا التصميم لتنشيط أقطاب كهربائية متعددة في وقت واحد ، ولم أقم بتوصيلها بالأسلاك للقيام بذلك.

الخطوة 9: تجهيز قفاز Flex Sensor

دبابيس المستشعرات المرنة هشة للغاية ويمكن تمزيقها بسهولة. السطح المكشوف لأجهزة الاستشعار المرنة هو أيضًا عرضة للدوائر القصيرة. لقد قمت بلحام الأسلاك في المستشعرات المرنة ثم قمت بإحاطة الوصلات تمامًا بالغراء الساخن لحمايتها من التلف. ثم تم توصيل المستشعرات المرنة بقفاز مع وضع منتصف كل مستشعر عبر المفصل الذي سيتم قياس انثناءه. بطبيعة الحال ، يتم بيع النسخة التجارية من هذا بأكثر من 10000 دولار.

الخطوة 10: التجميع المادي

نظرًا لأن مئات الأسلاك من لوحات دوائر التشغيل إلى شبكة القطب الكهربي للسان كثيرة جدًا ، فإنها تصبح غير مرنة نسبيًا كمجموع. لتدريب التوازن باستخدام هذا الجهاز ، يجب أن تكون قادرًا على تحريك رأسك بحرية مع الحفاظ على شبكة القطب الكهربي للسان في مكانها. على اللسان. لهذه الأسباب ، كان من المنطقي تركيب لوحات دوائر السائق على خوذة.