Une lugeja peapael: 24 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Kas olete kunagi mõelnud, kuidas öösel magate? Sellised seadmed nagu FitBit jälgivad und, analüüsides teie liikumist öö läbi, kuid nad ei saa vaadata, mida teie aju teeb.

Pärast semestrit meditsiiniseadmete tundmaõppimist esitati meie klassile ülesanne luua kantav seade mõne bioloogilise muutuja mõõtmiseks. Mu partner ja mina otsustasime välja töötada peapaela, mis võimaldab vaadata, mida teie aju magamise ajal teeb. Peapael loeb ajulainete signaale, et jälgida unemustreid. See tuvastab, kuidas kasutaja aju lained edenevad öösel alfa-, beeta-, gamma- ja deltafaasi kaudu. Seejärel saab andmeid Excelis eksportida ja analüüsida.

Kas me mainisime ka selle stiilsust?

Samm: materjalid ja tööriistad

Une lugeja peapaela ehitamiseks vajate järgmisi materjale:

1. Peapael (selle projekti jaoks kasutati HOTER Sportline peapaela)
2. Adafruit Flora mikrokontroller
3. Flora Wearable Bluefruit LE moodul
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Snaps
6. Juhtiv niit
7. Juhtmed
8. Niit
9. Aku
10. Bitalino EEG koos UC-E6 kaabli ja 3-juhtmelise elektroodikaabliga
11. Kangas
12. Elastne rihm

Järgmised tööriistad aitavad teil peapaela ehitada:

1. Õmblusnõel
2. Käärid
3. Traadi eemaldajad
4. Jootekolb ja täitematerjal

2. etapp: Ettevalmistus

Enne unerežiimi lugeja peapaela ehitamist võtke aega, et õppida tundma ajulaineid ja mõnda põhilist vooluringi. Ajus korraldavad spetsiaalsed rakud, mida nimetatakse neuroniteks, organismis erinevaid tegevusi. Need neuronid juhivad saadet, saates väikesi elektrilisi signaale, mis on lainete kujul. Aju toodab teadaolevalt nelja erinevat tüüpi laineid - alfa, beeta, teeta ja delta. Neid laineid saab eristada teatud sagedusvahemike järgi ja iga vahemik vastab teatud vaimse aktiivsuse tasemele. Teie peapael kasutab nende lainete tuvastamiseks seadet, mida nimetatakse elektroentsefalogrammiks või EEG -ks, kui teie aju neid une ajal tekitab.

Une lugeja loomiseks peate juhtmede külge ühendama mõned seadmed. Peamised seadmed on mikroprotsessor, mis on väike arvuti; Bluetooth -moodul, mis on kiip, mis võimaldab peapaela arvutiga suhelda; NeoPixel, mis muudab värvi; EEG; ja aku.

Kogu süsteem on üles ehitatud, ühendades iga seadme juhtivat niiti teatud kohtades kokku. Kui teil pole nende lõimede kasutamisel kogemusi, on õpetus saadaval siin. Niidid on seotud klambritega, mis võimaldavad hõlpsasti kinnitada ja eemaldada Flora mikroprotsessorit ja Bluetooth -moodulit. Klõpsu üks ots läheb kangasse ja teine elektriseadmele. Nende klõpsude rakendamise õpetus on saadaval siin.

Pärast süsteemi ehitamist tuleb see koodiga varustada. See projekt kasutab spetsiaalselt Arduino koodi. Kui soovite Arduino koodiga tutvuda, on https://www.arduino.cc täis kasulikke õpetusi. Selle projekti jaoks kasutatava koodi rakendamiseks peate alla laadima Arduino rakenduse aadressilt https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Seda tuleb täiendada Flora tahvliga, mis on saadaval siin. Samuti peate oma mikroprotsessori võimaluste laiendamiseks alla laadima käputäie teisi teeke; seda saab teha veebisaidi www.github.com abil. Vajalikud raamatukogud on:

• Kiire Fourier 'teisendus (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Lõpuks peaksite oma nutitelefoni alla laadima rakenduse Adafruit Bluefruit LE Connect, et seda koos peapaelaga kasutada.

3. samm: ohutus

Inimkeha talub ainult piiratud kokkupuudet elektrienergiaga, seega on elektroonikaseadmete kasutamisel vaja nõuetekohast hoolt. Elektriohutuse peamine põhimõte on vältida keha muutmist elektrivoolu vooluahelas voolavaks teeks. Selle vältimiseks on mõned üldised tavad:

• Puudutage juhtmeid ja muid metallist vooluahelaid ainult siis, kui toide on VÄLJAS
• Kasutage isoleeritud käepidemetega tööriistu
• Püüdke oma vooluringi ehitamisel hoida vett tööpiirkonnast eemal
• Proovige töötada kahe käe asemel ühe käega nii palju kui võimalik, et vähendada teie südames voolava elektrivoolu ohtu

Veel üks probleem, mida peate oma vooluahela ehitamisel teadma, on see, et elektrivool võib süttida tuleohtlikke materjale, seega peate tagama, et juhtmed on ahelas täielikult ühendatud. Vastasel juhul võite oma juuksed või peapaela põlema süüdata.

Hoiatus: see peapael ei ole sertifitseeritud meditsiiniseade ja seda ei tohiks kasutada neuroloogiliste seisundite diagnoosimiseks.

4. samm: näpunäited

Siin on mõned näpunäited, mida unerežiimi lugeja peapaela ehitamisel meeles pidada:

• Veenduge, et juhtiva niidi otsad ei puudutaks üksteist pärast sidumist

• Kui port pole Arduinos saadaval, kui ühendate mikrokontrolleri Arduinoga, tehke koodi üleslaadimiseks järgmised toimingud:

  1. Kui mikrokontroller on ühendatud, laadige kood üles, hoides all mikrokontrolleri lähtestusnuppu
  2. Kui olekuriba lülitub kompileerimiselt üleslaadimisele, vabastage lähtestusnupp
  3. Kood peaks üles laadima ja port tuleks nüüd ära tunda
• Klambrite jootmisel olge ettevaatlik, et vältida kahe tihvti kokku jootmist, et mitte tekitada lühist. Multimeetri abil saab kontrollida, kas tihvtide vahel on ühendus loodud või mitte
• Veenduge, et kinnitusdetailid jäävad peapaela pannes ühendatuks
• Veenduge, et Bluetooth -moodul oleks andmerežiimis, mitte käsurežiimis
• Kui teie peapael on konstrueeritud, soovite tagada selle tõhusa toimimise! Hea signaali saavutamiseks veenduge, et elektroodide ja lauba vahel oleks puhas kontakt, pühkides ära tolmu, lahtised niidid, juuksed või muud häired.

Samm: alustage oma vooluringi ehitamist

Nüüd, kui olete saanud mõningaid taustateadmisi ja ohutusprotseduure, olete valmis tundide peapaela ehitamiseks. Lugege hoolikalt järgmisi juhiseid ja pange tähele piltidele jäetud kommentaare koos täiendavate juhistega.

6. samm: vooluahela skeem

Ülaltoodud vooluahela skeem näitab ühendatud ahela ühendusi. Kasutage seda lülitusskeemi viitena, et veenduda, et vooluahel on korralikult ühendatud.

Samm 7: jootmine klõpsab Flora mikroprotsessorisse

Kui te ei vaadanud sammul "Ettevalmistus" klõpsude kasutamise õpetuse linki, vaadake seda kohe. Sel hetkel ühendate klõpsud mikroprotsessori ja Bluetooth -mooduliga. Te ei soovi seda osa segi ajada, kuna räpane jootetöö võib teie vooluringi rikkuda.

Mikroprotsessor nõuab klõpsu järgmistel tihvtidel:

• Kõik 3 jahvatatud (GND) tihvti
• Mõlemad 3.3V toitepistikud
• SCL #3
• RX #0
• TX #1
• Digitaalne pin #9

Samm 8: jootmisnapp kinnitub Bluetooth -moodulisse

Ja Bluetooth -moodul nõuab nende tihvtide klõpsamist:

• 3.3V võimsus
• TX
• RX
• GND

9. samm: õmble õmblused kangasse Flora mikroprotsessori jaoks

Nüüd saate õmbluste teise otsa kangale õmmelda. Kasutage nende klõpsude nõuetekohaseks joondamiseks kindlasti Bluetooth -moodulit ja mikroprotsessorit koos nende külge kinnitatud klõpsudega!

10. samm: õmblege Bluetooth -mooduli jaoks kangid kangasse

Nüüd õmble Bluetoothi jaoks klõpsud sisse.

Samm: ühendage Bluetooth -moodul Flora mikroprotsessoriga

Seejärel ühendage Bluetooth -moodul Flora mikroprotsessoriga, õmmeldes juhtiv niit iga seadme vastavate klõpsude vahele. Vajalikud on järgmised tihvtühendused:

1. Bluetooth 3.3V kuni mikroprotsessor 3.3V
2. Bluetooth TX mikroprotsessorile RX #0
3. Bluetooth RX mikroprotsessorile TX #1
4. Bluetooth GND mikroprotsessorile GND

12. samm: ühendage Neo Pixel Flora mikroprotsessoriga

Ühendage Neo Pixel mikroprotsessoriga järgmisel viisil.

1. NeoPixeli LED -sisend mikroprotsessori digitaalsesse tihvti nr 9
2. NeoPixeli maandus mikroprotsessoriga
3. NeoPixeli võimsus mikroprotsessori võimsuseks

Samm 13: traadist akupakk Flora mikroprotsessorile

See osa on omamoodi oluline; vajate jõuallikat, et kõik toimiks!

14. samm: ehitage EEG -kaabel

See kaabel on valmistatud EEG-kiibi, 3-juhtmelise elektroodikaabli ja UC-E6 kaabli abil. EEG -kiip tuleb korralikult joondada, nii et ots, millel on kiri "EEG", oleks ühendatud elektroodikaabliga, nagu on näidatud ülaltoodud pildil.

Samm: ühendage EEG Flora mikroprotsessoriga

Ühendage EEG -kaabel Flora mikroprotsessoriga. Ülaloleval pildil on juhised, mis näitavad juhtmete ühendamiseks vajalikke punkte. Tehakse järgmised ühendused:

1. Punane juhe toiteallikale
2. Must traat maapinnale
3. Lilla traat kuni SCL #3

16. samm: õmble elektroodid peapaelale

Õmble elektroodid peapaela sisemusse. Veenduge, et elektroodid oleksid õiges asendis. Peavõru sisekülge vaadates peaks punane elektrood olema vasakul, valge elektrood keskel ja must elektrood paremal.

17. samm: õmble riie ja rihm peapaelale

Nüüd olete oma peapaela valmis saanud! Woohoo!

18. toiming: koodi üleslaadimine

Nüüd saate selle koodi oma peapaelale üles laadida, et anda sellele mõtete lugemise võime!

Samm: ühendage peapael telefoniga

Avage rakendus Adafruit Bluefruit LE Connect ja ühendage telefon Adafruit Bluefruit LE -ga.

20. samm: pange peapael ja koguge andmeid

Nüüd saate peapaela panna ja seda proovida! Saate valida rakenduses Adafruit Bluefruit LE Connect "UART", et vaadata andmeid nende esitamisel.

21. samm: andmete eksportimine telefonist arvutisse

Kui teie andmed on kogutud, saate neid eksportida mitmes failivormingus. Soovitame selle eksportida Excelis analüüsimiseks.txt -failina.

22. etapp: andmete analüüs

Siin on näide graafiku tüübist, mille abil saate oma peapaela andmeid visualiseerida ja tõlgendada. Meil on delta-, teeta-, alfa- ja beeta -vahemikud märgitud, et näidata, millisesse vahemikku iga punkt kuulub.

23. samm: täiendavad ideed

Kui olete unerežiimi lugeja peapaela lõpetanud, uurige julgelt disaini mõningaid muudatusi. Võib -olla proovige koodi automaatselt muuta, et andmeid automaatselt koguda ja koostada aruanne, mis hindab kasutaja unemustreid. Või ühendage reaalajas kell, et jälgida täpset ööaega, kui kasutaja magama jääb, sügava une ja REM-une ajal edasi ärkab. Võib -olla olete huvitatud unekõne salvestamisest, sellisel juhul saate lisada helisalvesti, mis aktiveerub, kui kasutaja jõuab REM -unele. Võimalusi on lõputult!

24. samm: äratundmine

Selle projekti koodi Fourier teisendamise osa kasutas Norra loomingu sellel lehel postitatud koodi. Samuti viitas koodi NeoPixeli osa Adafruit'i näidetele.