Name: השלט הביוני לסמן I and II (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-14T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 23 s
Description: למדו לבנות מכשיר אלקטרומיוגרפיה אלחוטי וזול לבקרת מצגות באמצעות אותות שריר. שני הדגמים מציגים פתרון גמיש ואמין לטכנולוגיה מסייעת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

הפרויקט ממומן על ידי ההנדסה ושנה EPSRC המועצה למחקר מדעי (EP/K503745/1), המכון הלאומי לחקר הבריאות (NIHR) ביו מחקר מרכז (BRC) (BRC272/HI JG 101440) ואת הכיול עושי.

הפרוטוקול עוקב אחר הקווים המנחים של ועדת האתיקה האנושית המחקר של מכללת אוניברסיטת לונדון.
התראה: פרוטוקול זה מכיל סיכון חשמל סיכון כוויות (מלחם); לקרוא את שניהם לפני שתנסה פרוטוקול זה. פרוטוקול זה כולל חיבור התקן את עורו. ודא כי אין זמן יש נתיב בין החשמל העור וחשמל. לעולם אל תגע יסוד המלחם. החזק חוטים להיות מחומם עם פינצטה או מלחציים. שמור את הספוג ניקוי רטוב במהלך השימוש. תמיד להחזיר את המלחם לדוכן שלו כאשר אינו בשימוש. אף פעם לא נופל על עבודה, שעליו מונחים. כבה יחידת וחבר נתק אותו כאשר אינו בשימוש.
1. הרכבת את רכיבי הבסיס
הערה: איור 3 נותן סקירה ברמה גבוהה של המדרגות פרוטוקול.
<ol><li>כדי לבנות את ח"כ השלט ביונית, מתחברים ביו-אותות חיישן המגן מיקרו-בקר, להבריג את כבלי EMG המסופים בורג E, M ו- GND של המגן (ראה איור 4). ממשיכים לצעוד 1.6.</li>
	<li>
כדי לבנות את MK II, להכניס שורה של שלושה פינים עליונה בתוך החיישן השריר ב +, - SIG חורים (ראה איור 5) מלמעלה, הלחמה מתחת.
	<ol>
<li>לכופף את הפינים עליונה ב- 90 ° עם זוג plyers שכחזרתי הפינים. פעולה זו ממקמת את הסיכות בתנוחה הנכונה עבור האירוע.</li>
		<li>אם משתמש את השריר האצבע החוטף כקלט, להמשיך לצעוד 1.3, אם לא לעבור שלב 1.4.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הסר את כבל קצר הפניה שחור מהחיישן שריר.
	<ol>
<li>לחתוך את כבלי EMG שלושה עם חותך חוט לברוח כף היד לחלק האחורי של היד. רצועת בסוף שלושת הכבלים EMG עם חשפנית תיל.</li>
		<li>מניחים בסוף הפשיטו החוט השחור לתוך החור R, החוט הכחול לתוך החור E, החוט האדום לתוך החור מ' של החיישן שריר (איור 5). הלחמה את החוטים במקום בצד התחתון של החיישן שריר. לעבור שלב 1.5.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
קליפ שני רפידות אלקטרודה לתוך החלק התחתון של החיישן שריר, אלקטרודה אחת לתוך המחבר של כבל שחור הפניה.
	<ol>
<li>מקל החיישן שריר על גבי לשריר שנבחר עם הידיות אלקטרודה ולמקם האלקטרודה הפניה שחור במקום מתאים.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
חתוך את החוטים חוט מרובי ליבה יחידה 8 אורך ולהפשיט בכל קצה: 5 קצר חוטים (7 ס מ) כדי להפעיל מיקרו אל לוח הבקרה (אדום, שחור, ירוק, לבן ו כחול) ו- 3 ארוך (בערך 12 ס מ אבל תלוי בגודל כף היד) חוטים (אדום, שחור וירוק) כדי לרוץ מצד אחד של כף היד השני. הערה: אם הצבת החיישן שריר שריר שונה ודא החוטים ארוכים יפעל מתוך אתר חיישן שריר אל אתר מיקרו-בקר אלחוטי.<ol>
<li>מקם את החוטים לתוך מיקרו-בקר מוכן הלחמה: 2 חוטים אדומים לתוך 3V חור, 2 חוטים שחורים לתוך החור GND החוט ירוק וארוך לתוך החור A0, החוט הכחול קצר לתוך החור 2, החוט הלבן לתוך החור 3 , עם הכבל הירוק קצר לתוך החור 5. הלחמה את החוטים במקום בצד התחתון של מיקרו-בקר.</li>
		<li>הלחמה את הקצה השני של החוטים ארוך 3 עד 3 ארובות עליונה לפי הסדר: אדום, שחור, ירוק. ראה איור 5. אם לא באמצעות השריר האצבע את החוטף להמשיך הלאה שלב 2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
מניחים את רפידות חיישן EMG על היד, כפי שמוצג באיור 6, עם שתי האלקטרודות קצותיו של השריר האצבע החוטף ובמשטח אחד EMG חיישן על האמצע של החלק האחורי של היד.
	<ol>
<li>קליפ הידיות אלקטרודה לתוך הקצה של הכבלים חיישן שריר (דחיפה מתאים). האלקטרודות כחול ואדום קליפ מעל השריר, הקליפים אלקטרודה שחור על גב כף היד.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. בדיקת EMG פלט
<ol><li>להוריד את ספריית למגן ביו-אותות בעקבות קישור14 מן החלק התייחסות. ותבוא למקם אותו בתיקיית ספריות פיתוח משולבת (IDE) (בדרך כלל נמצא בספריות מסמכים/Arduino /). המשך לשלב 2.3. אם בונה את MK II, המשך לשלב 2.2.</li>
	<li>הוסף את הלוחות מיקרו-בקר IDE, בעקבות הוראות ה-15.</li>
	<li>הורד 'ThresholdTest.ino' ח"כ אני או 'BLEThresholdTest.ino' ולא 'BluefruitConfig.h' עבור MK II ופתח ב תוכנת ה-IDE (קבצי משלימה).</li>
	<li>נתק את המחשב מהחשמל וחבר ואז, וגם אז רק, את מיקרו-בקר למחשב הנייד באמצעות כבל אפיק טורי אוניברסלי (USB).</li>
	<li>להעלות את גירסת במבחן הסף הרלוונטיים מיקרו-בקר ולאחר מכן פתח את הצג טורי (כלים > טורי צג). הפלט של EMG כעת יוצגו.</li>
	<li>להזיז את האצבע מצד לצד, להזיז את היד סביב מבלי להזיז את האצבע. רשום את הערכים המוצגים בכל מקרה ומקרה. הערה: בעת שימוש של MK II ודא שהכבלים אל תזיז כפי שהוא רגיש מאוד רעש שנוצר בדרך זו.</li>
	<li>בחר ערך מעל מה הוא ראה היד זז, אבל מתחת מה נתפסת כאשר האצבע מועבר מצד לצד. לכתוב ערך זה. הערה: הערך נבחר כך המכשיר יופעל רק ע י תנועה תכליתית של האצבע. זהו ערך ההדק, הערך שבו ההתקן יופעל. החיישן שריר יש הגדרת רווח זה יכול להשתנות באופן ידני אם ערך הסף הוא קשה למצוא. האלקטרודות ייתכן שתצטרך להיות מוחלף. אם משתמש את השריר האצבע החוטף, הגדר את הרווח מינימום כנקודת ההתחלה. הגדרת רווח היא שונה על-ידי נגד משתנה על חיישן שריר מסומן על ידי רווח, זה ניתן לשינוי על-ידי מברג שטוח קטן.</li>
</ol>3. מבחן סף
<ol><li>הורד 'BoomTest.ino' ח"כ אני או 'BLEBoomTest.ino', BluefruitConfig.h עבור-MK II ולפתוח אותו בתוכנת ה-IDE.</li>
	<li>לערוך את קוד שסופק על-ידי החלפת 'PLACE_YOUR_THRESHOLD_TRIGGER_VALUE_HERE' עם הערך על ההדק הסף נקבע בעבר בשלב 2.8. . זה קו 37 של הקוד עבור-MK אני ו קו 47 של הקוד עבור-MK II.</li>
	<li>להעלות את הגירסה הנכונה של BoomTest מיקרו-בקר ולאחר מכן פתח את הצג טורי (כלים > טורי צג).</li>
	<li>הזיזו את היד סביב (לא הזזת האצבע מצד לצד); שום דבר לא נראה על הפלט טורי.</li>
	<li>להזיז את האצבע מצד לצד; המילה 'בום' מופיעה. הערה: אם 'בום' מופיע בזמן הלא נכון או בכלל לא, בדוק את חיבורי וזוז חזרה לשלב 2.7</li>
</ol>4. 3D להדפיס את התיק MK II
<ol><li>אם בונה את MK II, הורד את הקבצים stl עבור כל הרכיבים 5 של המקרה (ראה איור 7 כל 5 חלקים). הדפס את החלקים של המקרה לפי כל שיטה מועדפת. המשך לשלב 5.2. אם בונים את ח"כ, נעבור סעיף 5. הערה: במקרה בהצלחה הודפס על-ידי שני התצהיר מאוחה דוגמנות16 (FDM) ו פוטוליתוגרפיה מדפסות17.</li>
</ol>5. הלחמה לוח הבקרה
הערה: אם בונה את MK II, המשך לשלב 5.2.
<ol><li>
במקום שורה של שני פינים עליונה, 10 חמש KΩ נגדים, מתג הסטה של שני מתגים לדחוף כפתור עבור הרכיבים של מוצג באיור 8A; אז לכל אותם במקום על החלק התחתון של הלוח.
	<ol>
<li>לשבור את פסי נחושת על הלוח חשפנות מאת שחותכות. עם סכין מלאכה, בעקבות השורות האפורים באיור 8א. דבר זה מאפשר רצועות בודדות יש תפקידים רבים על פני הלוח.</li>
		<li>חתוך את החוטים 7 (שחור, אדום, כחול, כתום, לבן, חום וצהוב) באורך הנכון עם חותך חוט כך הם יפעלו מן האמה לזרוע העליונה (בסביבות 30 ס מ). תחתוך את החוט האדום של 7 ס מ, חוט שחור של 3 ס מ. ותפוז, חוט התכלת של 4 ס מ.</li>
		<li>רצועה בשני הקצוות של החוטים עם חשפנית תיל.</li>
		<li>מקם את החוטים בלוח הבקרה, בעקבות את דיאגרמת מעגל שמוצג באיור 9; הלחמה את החוטים במקום בצד התחתון.</li>
		<li>לבדיקות החוטים זמן אדום ושחור על זוג סיכות עליונה ולאחר מכן לבדיקות החוטים ארוכים אחרים כדי רצועה של כותרת סיכות לפי הסדר: תכלת, כתום, לבן, חום, צהוב.</li>
		<li>הלחמה 5V וסיכות GND של המודול האלחוטי כדי הפינים כותרת בלוח הבקרה.</li>
		<li>הלחמה חוט כתום קצר סיכה 2 של המודול תקשורת אלחוטית, החוט הכחול קצר להפיל 3.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
מקום 10 שלושה KΩ, מתג הסטה נגדים לדחוף שני לחצנים מפסקים כפי שמוצג באיור 10א, לכל אותם למקומם על החלק התחתון של הלוח.
	<ol>
<li>לשבור את פסי נחושת על הלוח חשפנות מאת שחותכות. עם סכין מלאכה, בעקבות השורות אפור על איור 10A. דבר זה מאפשר המסלול יש פונקציות מרובות על הלוח.</li>
		<li>חותכים את החוטים אשר היו בעבר מולחמים על מיקרו-בקר עם חותך חוט כך שהם יכולים לרוץ דרך השכבה אמצע של המקרה מיקרו ללוח הבקרה מבלי לעצור את התיק מסגירת (איור 10ב').</li>
		<li>מקם את החוטים בלוח הבקרה, בעקבות הדיאגרמה במעגל (איור 11). הלחמה את החוטים במקום. המשך לשלב 6.2.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. מרכיבים את השלט ולעדכן מיקרו-בקר
<ol><li>מחדש להרכיב את השלט ביונית, חיבור המחברים כותרת מהפקד לוח חוטים מיקרו-בקר של ביו-אותות מגן (5V, GND-MK אני, pin 22-30 על MKII). לחבר את הסוללה מיקרו-בקר. ראה איור 12. לעבור שלב 6.3.</li>
	<li>להרכיב מחדש את השלט ביונית, מתחבר המחבר כותרת מיקרו החיישן שריר (החוט הירוק כדי SIG). ראה איור 13.</li>
	<li>חבר של מיקרו-בקר למחשב הנייד באמצעות כבל USB.</li>
	<li>הורד את 'BionicClicker.ino' או ' BLEBionicClicker.ino ו- BluefruitConfig.h ולפתוח אותו בתוכנת ה-IDE.</li>
	<li>לערוך את הקוד והחלף 'PLACE_YOUR_THRESHOLD_TRIGGER_VALUE_HERE' ערך ההדק הסף שנקבע בשלב 2.7 (על קו 59 של הקוד עבור-MK, קו 83 של הקוד עבור-MK II). הערה: ניתן לשנות את שם ההתקן MK II מופיע בעת התחברות דרך wireless על-ידי עריכת קו 47 של הקוד. החלף 'Bionic השלט MK II' כותרת חלופית.</li>
	<li>נתק את מיקרו-בקר המחשב הנייד על-ידי הסרת כבל ה-USB.</li>
</ol>7. לחבר את המכשיר למחשב
<ol><li>אם משתמש את ח"כ, בצע את ההוראות כדי לשייך את מודול אלחוטי למכשיר על ידי ביצוע של היצרן מדריך18. אם משתמש-את MK II, חבר ההתקן באופן אלחוטי בעקבות ההליך כדי לחבר מקלדת אלחוטית למחשב בשימוש.</li>
</ol>8. לבדוק את השלט
<ol><li>
פתח את תוכנות הקלדה מסוימות, הזן טקסט, כגון "Lorem ipsum dolor sit amet". פעולה זו מאפשרת את ההדפסה שיתיחסו אלי כדי לבדוק אם פקודות אלה נשלחות ומתקבלות. הערה: אם הסוללה נמוכה המכשיר ייתן התנהגות בלתי יציבה; השתמש תמיד סוללה טריים.<ol>
<li>לחץ על הלחצן קדימה ידנית כדי לראות את הסמן לנוע קדימה ואת המדריך לחצן אחורה לראות את הסמן לעבור אחורה. הרימו את האצבע המורה גם להמשיך הלאה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>כדי לבדוק את השלט עם תוכנת המצגת, להעלות את האצבע כדי להתקדם השקופיות. הערה: המתג עקיפה ומכבה את הפונקציה EMG, ואת המדריך קדימה ואחורה כפתורים התקדמות לסגת השקופיות בשני התרחישים.</li>
</ol>9. לטעון את השלט
הערה: אם בונים את MK II לעבור שלב 9.2.
<ol><li>
אם בונים את ח"כ, לחתוך את דו-צידית הוק ואני לולאה חומר עם מספריים, כך שיתאים בנוחות סביב פרק כף היד. ודא שהלולאות פונות פנימה לא לגרד את פרק כף היד.
	<ol>
<li>לחתוך את הקרס דו-צדדית לולאה חומר כך שיתאים בנוחות סביב הזרוע, שוב לוודא שהלולאות הפנים פנימה.</li>
		<li>לחתוך את הקרס דו-צידית, לולאה רצועות בהתאם לגודל של מיקרו-בקר (10 ס מ x 5 ס מ) של לוח הבקרה (2.5 ס"מ על 6.4 ס"מ). לחתוך רצועה שיתאימו בצורה הדוקה סביב הסוללה (4 ס מ x 12 ס מ).</li>
		<li>באמצעות אקדח הדבק, הדבק לולאה בצד הרצועות כדי התחתון של מיקרו והחלק התחתון של לוח הבקרה.</li>
		<li>לצרף את לוח הבקרה המתקן. לצרף הרצועה זרוע מיקרו של הסוללה.</li>
		<li>לחבר הכל: סוללה 9 V מחובר מיקרו-בקר עם מחבר PP3. המגן מיקרו-בקר ו e-בריאות להתחבר ללוח הבקרה באמצעות החוטים מולחם. הערה: ח"כ אני כבר סיימתי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
אם בונים את MK II, לחתוך דו-צדדית הוק לולאה וחומר 35 מ מ רחב, מספיק זמן לגלוש סביב כף היד (בסביבות 22 ס"מ על פרקי כף היד קטנה יותר).
	<ol>
<li>החלק את החומר הוק, לולאה דרך הקליפים בתחתית התיק. ודא הלולאות פונות פנימה לא לגרד את פרק כף היד.</li>
		<li>חבר את החוטים מולחמים על מיקרו-בקר הפסקת בכותרת הנשי אל הפינים זכר עליונה על החיישן שריר ולאחר קליפ האלקטרודות לתוך שהכבלים EMG על-ידי לחיצה עליהם. הערה: MK II הסתיימה ראה איור 14.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Navarro, X., Krueger, T. B., Lago, N., Micera, S., Stieglitz, T., Dario, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+critical+review+of+interfaces+with+the+peripheral+nervous+system+for+the+control+of+neuroprostheses+and+hybrid+bionic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22J+Periph+Nerv+Syst%22%5BJournal%5D)">A critical review of interfaces with the peripheral nervous system for the control of neuroprostheses and hybrid bionic systems.</a> J Periph Nerv Syst. 10 (3), 229-258 (2005).</li>
<li>Yang, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1672652908601195">An anthropomorphic robot hand developed based on underactuated mechanism and controlled by EMG signals.</a> J Bionic Eng. 6 (3), 255-263 (2009).</li>
<li>Chu, J. U., Moon, I., Lee, Y. J., Kim, S. K., Mun, M. S. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/4244373/">A supervised feature-projection-based real-time EMG pattern recognition for multifunction myoelectric hand control.</a> IEEE/ASME Trans Mechatronics. 12 (12), 282-290 (2007).</li>
<li>Bitzer, S., Van Der Smagt, P. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/1642128/">Learning EMG control of a robotic hand: towards active prostheses.</a> Proceedings 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation. , Orlando, Florida. (2006).</li>
<li>Cipriani, C., Zaccone, F., Micera, S., Carrozza, M. C. On the shared control of an EMG-controlled prosthetic hand: analysis of user-prosthesis interaction. IEEE Trans Rob. 24 (1), 170-184 (2008).</li>
<li>Tenore, F., Ramos, A., Fahmy, A., Acharya, S., Etienne-Cummings, R., Thakor, N. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+the+control+of+individual+fingers+of+a+prosthetic+hand+using+surface+EMG+signals%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+EMBS%22%5BJournal%5D)">Towards the control of individual fingers of a prosthetic hand using surface EMG signals.</a> IEEE EMBS. 2007, 6145-6148 (2007).</li>
<li>Reinvee, M., Pääsuke, M. <a target="_blank" href="http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/1541931213601092">Overview of Contemporary Low-cost sEMG Hardware for Applications in Human Factors and Ergonomics.</a> In Proc Hum Fact Ergon Soc Annu Meet. 60 (1), 408-412 (2016).</li>
<li>George, P. K., Minas, V. L., Agisilaos, G. Z., Christoforos, I. M., Kostas, J. K. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/7354209/">Open-Source, Anthropomorphic, Underactuated Robot Hands with a Selectively Lockable Differential Mechanism: Towards Affordable Prostheses.</a> 2015 IEEE/RSJ International Conference of Intelligent Robots and Systems. , Hamburg. (2015).</li>
<li>Agisilaos, G. Z., Minas, V. L., Christoforos, I. M., Kostas, J. K. Open-Source, Affordable, Modular, Light-Weight, Underactuated Robot Hands. IEEE/RSJ International Conference of Intelligent Robots and Systems. , Chicago, Illinois. (2014).</li>
<li>Minas, V. L., Agisilaos, G. Z., Melina, N. B., Kostas, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-Source%2C+Low-Cost%2C+Compliant%2C+Modular%2C+Underactuated+Fingers%3A+Towards+Affordable+Prostheses+for+Partial+Hand+Amputations%5BTitle%5D)+AND+%222014+36th+Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society%22%5BJournal%5D)">Open-Source, Low-Cost, Compliant, Modular, Underactuated Fingers: Towards Affordable Prostheses for Partial Hand Amputations.</a> 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , Chicago, Illinois. (2014).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Engaging+the+senses%3A+object-based+learning+in+higher+education%22">Engaging the senses: object-based learning in higher education</a>. Chatterjee, H. J., Hannan, L. , Ashgate Publishing, Ltd. (2015).</li>
<li>Zainee, N. M., Chellappan, K. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/7047512/">Emergency clinic multi-sensor continuous monitoring prototype using e-Health platform.</a> 2014 IEEE Conference on Biomedical Engineering and Sciences (IECBES). , Kuala Lumpur. (2014).</li>
<li>Paul, P., Motskin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engaging+the+Public+with+Your+Research%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Immunol%22%5BJournal%5D)">Engaging the Public with Your Research.</a> Trends Immunol. 37 (4), 268-271 (2016).</li>
<li>e-Health Sensor Platform V2.0 for Arduino and Raspberry Pi. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.cooking-hacks.com/documentation/tutorials/ehealth-biometric-sensor-platform-arduino-raspberry-pi-medical#step3_1">https://www.cooking-hacks.com/documentation/tutorials/ehealth-biometric-sensor-platform-arduino-raspberry-pi-medical#step3_1</a> (2017).</li>
<li>Arduino IDE Setup. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://learn.adafruit.com/add-boards-arduino-v164/setup">https://learn.adafruit.com/add-boards-arduino-v164/setup</a> (2017).</li>
<li>Ultimaker 2+. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://ultimaker.com/en/products/ultimaker-2-plus">https://ultimaker.com/en/products/ultimaker-2-plus</a> (2017).</li>
<li>Form 2. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://formlabs.com/3d-printers/form-2/">https://formlabs.com/3d-printers/form-2/</a> (2017).</li>
<li>Pairing to Bluefruit. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://learn.adafruit.com/introducing-bluefruit-ez-key-diy-bluetooth-hid-keyboard/pairing-to-bluefruit">https://learn.adafruit.com/introducing-bluefruit-ez-key-diy-bluetooth-hid-keyboard/pairing-to-bluefruit</a> (2017).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

הרוויה של MK II כשמחילים אותה על האצבע החוטף הוא בעיה פחות הוא הראשון במאי להופיע. המיקום זהיר של האלקטרודות ונכון לקבל הגדרת עצירות זה מלהיות בעיה כאשר המכשיר משמש בשלט רחוק. אלא אם כן מעוניינת הקלטה במדויק את הפעילות של המדדים החוטף, זה סביר להניח שהבעיה בכלל. כבר ראיתי אין רוויית יתר על כל שריר אחר אחרי רווח טרם נקבע. התשלילים שווא עם-MK II הן בשל הקושי של בחירת ערך הסף תקין בעת שימוש את האצבע החוטף. עם שרירים גדולים יותר ההבדל בין היקף ההפעלה הלא-תכליתי של שריר מקשיח תכליתית של השריר גדול, המאפשר בחירת נקודת הסף כי הוא רחוק יותר חיובי-false והן שווא-שלילי נקודות. על ידיים קטנות במיוחד השריר האצבע החוטף עשוי להיות קטן מדי עבור האלקטרודות להציב כראוי (אם כי עם רפידות אלקטרודה קטנה יותר זה יכול באופן פוטנציאלי להיפתר).
חיי הסוללה באופן משמעותי יותר עבור-MK II הוא שימושי עבור מגוון סיבות. ראשית, ח"כ אני המכשיר התחיל להתנהג באופן לא יציב לאחר 45 דקות של שימוש, כך שהוא לא יכול לשמש להפגנות ארוך יותר. שנית עם חיי הסוללה שעות מרובות, MK II יכול להיחשב פקד קלט עבור התקן שימושי, עם רק עלייה קטנה בגודל סוללה פיזי, זה יכול לשמש גם מכשיר ניטור כל היום. מיקרו-בקר אלחוטי יש 6 כניסות אנלוגי ו- 13 כניסות דיגיטליות; משמעות הדבר היא כי המכשיר יכול לקבל אותות מחיישנים שרירים מרובים כדי ליצור התקן עם דרגות חופש נוסף ב הקלט שליטה. יש גם לציין כי החיישן שריר יכול להיות מוחלף על ידי כל ביוסנסור עם פלט אנלוגי כדי ליצור התקן המשתמש אותות ביולוגיים אחרים כקלט. הקוד של המכשיר גם ניתן בקלות לשנות כדי לשנות את הפונקציונליות שלו. שינויים התוכנה והחומרה של המכשיר מאפשרים שינויים פשוטים ומגוונים על המכשיר.
מגבלה אחת של המכשיר כפי שזה נראה כרגע היא כי הפלט EMG לא ניתן לשלוח באופן אלחוטי בקצב נתונים גבוה כמו זה יכול להעמיס את המאגר מיקרו-בקר אלחוטי. מגבלה נוספת היא הטכניקה משתמשת המדדים החוטף כקלט, כמו השריר הוא קטן מאוד, מרווח האלקטרודות מצד כמעט חופפים; אם למישהו יש ידיים קטנות במיוחד, ייתכן שיהיה אפשרי למיקום האלקטרודות כראוי מעל השריר הזה.
להתקן יש מספר יתרונות על המכשירים היקרים יותר כשמדובר גמישות פרוייקטים מחקר פוטנציאליים. זה עלות נמוכה: המכשיר עולה 80 דולר, ערוצי EMG נוסף עלה רק 35 דולר ארה ב, מה שהופך אותו אידיאלי עבור קטן יותר או עבודות סטודנטים. זה קל להתאים אישית התוכנה ניתן לערוך בקלות, לשנות הקלט עבור חומרה אחרים. יש בגודל קטן, אז אדם זה אינו צריך לסחוב ציוד כבד או מגושם. הוא גם מופיע מקלדת אלחוטית להתקנים אחרים, אז זה ניתן לשלב בקלות עם כל התקן אלחוטי תואם. המכשיר כבר שולבו מכשיר עזר יפורסמו בעתיד ליד.
עקב גודל להקל על התאמה אישית של-MK II, כבר ומדובר על השתלבות מספר פרויקטים מחקריים מודול אלחוטי EMG וכן מנגנון ההדק אלחוטית. זה גם משמש כבסיס באחד המפגשים מעבדה במסלול של תלמיד מאסטר. השיפור העיקרי שברצוננו להפוך התקן זה כדי להגביר את קצב שידור אלחוטי; המטרה היא להשיג 10 הרץ, בין אם זה ייעשה באמצעות חומרה או תוכנה הוא עדיין נקבע.
השלבים הקריטיים ביותר בתוך הפרוטוקול הם שלבים 2.6 ו- 2.7: הבחירה של ערך ההדק. בשלב 2.6, תשומת לב מיוחדת צריך להיות משולם את תנועת שהכבלים EMG, כמו אלה יכולים לשמש אנטנה וליצור חפצים תנועה; עם זאת, אם אלה נשמרים נייח זה לא בעיה. בשלב 2.7, אם הערך הנבחר הוא גבוה מדי, התוצאה התשלילים שווא. אם ערך זה נמוך מדי, התוצאה תוצאות חיוביות שגויות. במקרה של האצבע החוטף, קשה מאוד למצוא ערך לא תגרום השליליות שקר מדי פעם, למרות עם שרירים גדולים יותר זה אינו מופיע להיות עניין. אם מציאת הערך הנכון היא עדיין בעיה, ניתן לתקן את הרווח על-ידי הגדרת את זה לערך המינימלי להגדיל אותו עד הבדל גדול בין מהפעלת והפעלה נראה דרך מדידה טורי, עם הערכים נשארת מתחת לנקודה של רוויה.
הכולל MK II הוא שיפור ניכר מעל-MK. אני כהתקן מחקר פוטנציאליים, למרות כי ח"כ אני יש השפעה ויזואלית חזקה יותר, זה עשוי עדיין להיות בשימוש אירועים ששיתוף הציבור בעתיד.

המרכז שואף שיקום להנדסה ולטכנולוגיה מסייעת חוקר טכניקות ישים ובלתי ניתן להעברה בין קבוצות מחשבים שונות הקשורות תחומי עניין, כולל אך לא מוגבל, שבץ מוחי, ניוון שרירים, קטיעה הזדקנות האוכלוסייה, הכשרה של כישורים מיוחדים. תחום אחד של מחקר זה המרכז מעורב הוא neuroprosthesis. של טכניקות רבות שימשו השליטה neuroprosthetic זרועות, EMG הוא אחד של הקלט הנפוץ ביותר עבור בקרת מערכות1,2,3,4,5,6. זה חלק גדול בשל הקלות השימוש ואת סבירים במיוחד בהשוואה אחרים מערכות בקרה7. לאחרונה פיתחה מודפס 3D תותבות כמו היד עדה יכולה לעלות רק 1,000 דולר ארה ב בעת שימוש בסוג כזה של שליטה8,9,10. עם זאת, כאשר מנסה להפגין את מערכות כאלה לציבור יש דרך קלה לעשות זאת בלי הסיוע של גידם.
כדי להעלות את מודעותם של פעילויות המחקר בתחום זה כלפי בני הציבור, פותח מתקן הדגמה השלט הביוני. חשוב מאוד להשתמש מבוססת אובייקטים הפגנה זה מושך תשומת לב ומאיץ את למידה והבנה של הנושא הנלמד11. התקן שלנו מסייע לא רק ללמד את הרעיון של EMG, אלא גם כדי להגדיל את הידע של ההתפתחות הנוכחית של טכנולוגיות מודרניות. יתר על כן, היא מעוררת את הדורות הצעירים לבחור לימודי בתוך תחומי המדע, טכנולוגיה, הנדסה, מתמטיקה (גזע).
ח"כ השלט הביוני נוצרתי באמצעות חלקים זמינים שכבר היו בשימוש במרחק המעבדה. היא כללה מיקרו, ביו-אותות מגן12, אלקטרודות, לוח בקרה, לוח תקשורת אלחוטית, סוללה V 9. ההתקן תפקדו על-ידי הרמת את הפעילות של השריר האצבע החוטף ממוקם בין האגודל והאצבע. זה מעורר שינוי שקופית על-ידי מחקה לוח מקשים "keypress צודק" בכל פעם סף שנבחרו מראש התמלאה. לוח הבקרה אפשרו שליחת ידנית הקשות 'ימין', 'שמאל' (התקדמות שקופיות ושקופיות retreat), יכול לשמש גם כדי לעקוף את הקלט EMG אם דברים השתבש במהלך הפגנה בשידור חי.
כחלק פיזיקה רפואית ופעילויות ששיתוף הציבור הנדסה ביו-רפואית המחלקה, להדגים את השלט הביוני לחברים של הציבור. זה התקבל מענה נלהבות מהקהל, ועורר עניין החל מספר שיתופי פעולה. לאחר ההצלחה של המכשיר הראשוני גרסה שנייה של המכשיר תוכנן.
המטרה של העיצוב של המכשיר השני היה לייצר התקן היה זול יותר, פחות מסורבל יותר להתאמה אישית מאשר המכשיר הראשון. מטרת התקן זה היה לעצב משהו בקלות יכול להיות שונה עבור עבודות סטודנטים או בזול לשלב פרוייקטים קיימים. היתרון העיקרי של מכשיר זה על פני אחרים זמינים1,2,3,4,5,6 הוא הקלות השימוש, גודל קטן, ואת נמוכה עלות. למרות המכשירים השלט הביוני ייתכן שאין לך את הרזולוציה של התקנים מחקר אחרים, כגון גורם מפעיל התקנים, הם יותר טובים מספיק. MK II יהיה הינו בסיס אידיאלי עבור מערכת שמשתמשת הסף של EMG להפעיל התקן, כגון בקר תותבת או מכשיר עזר.
העיצוב התבסס על מיקרו-בקר אלחוטי בעל יכולת, חיישן שריר. זה כלל גם 3.7 mAh V 150 סוללת ליתיום פולימר, לוח שליטה ידנית, תיק מודפס 3D. איור 3 מראה סקירה כללית של ההבדלים בין העיצובים. העיצוב MK II יש את אותה פונקציונליות בסיסית כמו המכשיר המקורי אבל יש פונקציונליות פוטנציאל משמעותי יותר עבור יישומים חדשים כגון ניטור EMG אלחוטית.

<table><tbody><tr><td>עבור Mark I</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laptop</td><td></td><td></td><td>כל מחשב נייד עם</td></tr><tr><td>כבל</td><td></td><td></td> USB USB B <td>ממחשב נייד לחיבור USB-B</td></tr><tr><td>בהלחמת</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td> תחנת הלחמה של Arduino</tr><tr><td>אקדח</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>דבק חם דבק אקדח דבק</td><td></td><td></td><td></td> חם</tr><tr><td><חזק>פריטים</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>חוטים קטנים ליבה אחת מרובת חוטים</td><td></td><td></td><td>שחור, אדום, צהוב, חום, כתום לבן, כחול,</td></tr> <tr><td>Arduino MEGA 2560</td><td>Arduino</td><td>Arduino MEGA 2560</td>(<td>Geniuno MEGA 2560 מחוץ לארה"ב)</td></tr><tr><td>E-Health Shield v2.0</td><td>פריצות בישול</td><td>חיישן בריאות אלקטרוני Shield V2.0 עבור Arduino, Raspberry Pi ו- Intel Galileo [יישומים ביומטריים / רפואיים]</td><td></td></tr> <tr><td>כבלי EMG</td><td>פריצות בישול</td><td>חיישן אלקטרומיוגרפיה (EMG) לפלטפורמת בריאות אלקטרונית [יישומים ביומטריים / רפואיים]</td><td></td></tr> <tr><td>אלקטרודות EMG</td><td>Sparkfun</td><td>SEN-12969</td><td></td></tr><tr><td>סוללת</td><td></td><td></td> 9V <td>כל</td></tr><tr><td>כבל</td><td></td> חשמל<td></td><td>PP3 9v מחבר עם שקע</td></tr><tr><td>Bluefruit EZ-KEY HID</td><td>Adafruit</td><td>1535</td><td></td></tr><tr><td>רצועה</td><td>לוח Amazon.co.uk</td><td>קטן רצועה 25 X 64 מ"מ חבילה של 3</td><td>כל רצועה דומה 2.54 מ"מ גובה 7x25</td></tr><tr><td>מתג</td><td></td> כפתור <td>COM-00097</td><td></td></tr><tr><td>מתג שקופיות</td><td>amazon.com</td><td>20 יחידות הפעלה / כיבוי / מופעל DPDT 2P2T 6 פינים אנכי DIP מתג שקופיות 9x4x3.5 מ"מ</td><td></td></tr><tr><td>נגדים</td><td></td><td>COM-11508</td><td></td></tr> פסי ניתוק <tr><td>סקוטש</td><td></td><td></td><td></td>דו</tr><tr><td>צדדיים - ישר</td><td>Sparkfun</td><td>PRT-00116</td><td>2, 2 ו-5 דרושים</td></tr><tr><td><חזקים>עבור Mark II</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laptop</td><td></td><td></td><td>כל מחשב נייד עם USB חיבור</td></tr><tr><td>כבל</td><td></td><td></td> מיקרו <td>USB ממחשב נייד למיקרו USB (סגנון מחבר טלפון סטנדרטי)</td></tr><tr><td>תחנת</td><td></td><td></td> הלחמה <td>כל</td></tr><tr><td>הלחמה</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td><חזקה>פריטים</חזקה></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>חוטים מרובי חוטים</td><td></td><td></td> קטנים עם ליבה אחת שחור<td>, אדום, ירוק, לבן, כחול,</td></tr> <tr><td>נוצה BLE 32U4</td><td>Adafruit</td><td>2829</td><td></td></tr><tr><td>MyoWare</td><td>Sparkfun</td><td>SEN-13723</td><td></td></tr><tr><td>כבלי EMG</td><td>Sparkfun</td><td>CAB-12970</td><td></td></tr><tr><td>אלקטרודות EMG</td><td>Sparkfun</td><td>SEN-12969</td><td></td></tr><tr><td>3.7 V LiPo</td><td>Adafruit</td><td>1317</td><td></td></tr><tr><td>לוח רצועה</td><td>amazon.co.uk</td><td>רצועה קטנה 25 X 64 מ"מ חבילה של 3</td><td>2.54 פסיעה 7x9 שורות</td></tr><tr><td>מתג כפתור לחיצה</td><td>COM-00097</td><td></td>מתג החלקה amazon.com 20 יחידות הפעלה/כיבוי/הפעלה DPDT 2P2T 6 פינים מתג שקופיות DIP אנכי 9x4x3.5 מ"מ נגדים COM-11508 חלקים מודפסים בתלת מימד ניתן להדפיס בתלת מימד בעצמך או להדפיס מאתר אינטרנט כותרות סקוטש דו צדדיות - ישר <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Sparkfun</td><td>PRT-00116</td><td>דרושים 3 פינים</td></tr> דרושים <tr><td>כותרות נקבה</td><td>sparkfun</td><td>PRT-00115</td><td>3 פינים דרושים</td></tr></tbody></table>

השלט הביוני לסמן i &amp; ii

The Bionic Clicker Mark I &amp; II

כתב יד זה, אנו מציגים שתי מערכות 'Bionic השלט', הראשון שנועדו להדגים אלקטרומיוגרפיה (EMG) מבוסס מערכות בקרה עבור מטרות חינוכיות, והשניה למטרות מחקר. EMG מבוססת בקרת מערכות לאסוף אותות חשמליים שנוצרו על-ידי הפעלת שרירים ולהשתמש אלה כקלט עבור בקרי. EMG בקרי נמצאים בשימוש נרחב תותבות כדי לשלוט הגפיים.
הסימן אני (ח"כ אני) השלט מאפשר לעונד לשנות את השקופית במצגת באמצעות העלאת האצבע שלהם. הוא בנוי סביב של מיקרו-בקר, ביו-אותות של מגן. זה שנוצר הרבה עניין שני מהציבור את קהיליית המחקר.
המכשיר מארק II (MK II) המובאת כאן נועד להיות מערכת זולה יותר sleeker, יותר להתאמה אישית, ניתן לשנות בקלות, ישירות לשדר נתוני EMG. הוא בנוי באמצעות מיקרו-בקר יכולת אלחוטית חיישן שריר.

MK II הוא במחיר נוח יותר, הניתנות להתאמה אישית ובעלות פחות מסורבלת יותר-MK. אני מתקן. כולו ש-MK II עולה רק במעט יותר המגן ביו-אותות לבד (USD 75). ההתקן הוא יושב הקטנה משמעותית על פרק כף היד ולא את הזרוע של מיקרו-בקר אלחוטי יכול פוטנציאלי בו-זמנית ותמיכה תשומות מחיישנים שריר 6. חיי הסוללה פונקציונלי של ח"כ אני המכשיר הוא פחות משעה באמצעות סוללה mAh V 550 9, אורך חיי הסוללה פונקציונלי של המכשיר MK II (כאשר הוא משמש בשלט רחוק) הוא כ- 8 שעות באמצעות סוללה mAh V 150 3.7; ראה טבלה 1 השוואה של המכשירים.
השלט הביוני MK II יכול להיות בעיה כשמחילים אותה על האצבע החוטף: המגבר יכולים להרוות ולקחת שניה או יותר לשחרר (ראה איור 15). זהירות על מיקום האלקטרודות והגדרת כראוי את הרווח ניתן להתגבר על בעיה זו. זה לא קורה עם ח"כ הביוני השלט. אני או על כל אחד אחר נפוץ שרירים EMG.
בזמן כיול המכשירים כדי למצוא את הערך על ההדק הסף, ניתן לצפות הרבה ערכים שונים. הם נחלקים שלושה טווחי: הערכים כאשר היד הוא נייח, הערכים כאשר היד עוברת, ואת הערכים כאשר האצבע מועבר. בטבלה 2 מציג ערכים מוקלטות כל טווח; עבור נייחים ו להעביר טווחים, מוצגים הערכים המרבי, האצבע מקשיח טווח מוצג הערך המינימלי. ערך הסף נבחר לשקר מעל היד העברת הערך ומתחת את האצבע מקשיח את הערך. הערך קרוב היד נע טווח מגדילה את הסיכוי של חיובי כוזב, מקטין את הסיכוי במילות שלילה שווא, בעוד ערך קרוב יותר את האצבע מקשיח טווח יש השפעה הפוכה.
שני ההתקנים שבהם נבחנים עבור שליליות כוזבות חיוביות שגויות מקשיח את השריר מדדי החוטף. תוצאה שלילית שגויה נרשם כאשר המכשיר באמת לא הפעיל שינוי שקופית על דרוכה של השריר, חיובי כוזב הוקלט אם השקופית משתנה כאשר לא מקשיח אירעה. המכשיר וגם לא היה לי בעיה עם תוצאות חיוביות שגויות, למרות המכשיר MK II חווה מדי פעם שלילית (פחות מ-5% מהזמן). ח"כ אני התקן חוויות אין תוצאות false חיוביות או שליליות במהלך 45 הדקות הראשונות של המבצע, למרות מספר שווא נגטיב מגדיל במהירות עד כשל בהתקן הכולל בין רבע שעה (ראו טבלה 3).
תוצאות אלו מראות כי המכשיר הצליח המוצהרות שלה. טבלה 1 מראה MK II הוא יותר זול יש גמישות רבה יותר מאשר המופע ח"כ א בטבלה 2 ו- 3 טבלה בפונקציות המכשיר כמו המיועד, יכול לשמש מכשיר בגורם מפעיל מבוסס-EMG. איור 15 מציג את הבעיות שעלולות להתרחש אם משתמש לשריר מדדי החוטף: זו לא בעיה המתרחשת עם רוב השרירים והוא יכול להיות קבוע על ידי שינוי של הרווח. למרות המכשירים יש כמה בעיות, הם מספיק עבור השימוש המיועד.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig1.jpg"> איור 1: אני ח"כ הביוני השלט זה מראה את השלט הביוני ח"כ אני וכל רכיביו רכוב על זרוע שמאל. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig2.jpg"> איור 2: דיאגרמת בלוק של המכשירים. כל תיבת מייצג אגף נפרד של המכשיר; בתוך כל תיבה היא הפונקציונליות הכוללת סעיף כחלק של המכשיר. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig3.jpg"> איור 3 : צעדים כדי לבנות את המכשיר. תרשים זרימה המכיל סקירה ברמה גבוהה של כל שלב של הפרוטוקול. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig4.jpg"> איור 4 : ח"כ הראשונית אני הרכבה. מיקרו-בקר עם מגן את ביו-אותות וכבל אלקטרודה. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig5.jpg"> איור 5: הרכבה ראשונית MK II. מיקרו-בקר עם חיישן השריר ואת חיבורי מולחם. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig6.jpg"> איור 6 : מיקום האלקטרודות. איור זה מציג את המיקום הנכון של האלקטרודות על היד בעת שימוש את האצבע החוטף. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig7.jpg"> איור 7 : חלקי במקרה MK II. החלקים של המקרה MK II מוכן להדפסה במדפסת פוטוליתוגרפיה. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig8.jpg"> איור 8 : ח"כ לשלוט במעגל. () המעגל מלמעלה (אפור סימני שבו הלוח רצועת היו אנשי קשר שבור בחלק התחתון). (b) הושלם המעגל. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig8large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig9.jpg"> איור 9 : ח"כ לשלוט דיאגרמת מעגל הלוח. דיאגרמת מעגל עבור-MK אני שולטת לוח מציג את החיבורים בין מתגים נגדים, חוטים. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig9large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig10v2.jpg"> איור 10 : ח"כ לשלוט במעגל. () לוח הבקרה מלמעלה (סימן אפור איפה המנהלים רצועת היה קשר שבור בחלק התחתון). (b) הושלם המעגל <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig10v2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig11.jpg"> איור 11: דיאגרמת מעגל של לוח הבקרה MK II. דיאגרמת מעגל עבור-MK אני שולטת לוח מציג את החיבורים בין מתגים נגדים, חוטים. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig11large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig12.jpg"> איור 12 : א ח"כ שהורכב זה מראה את כל הרכיבים של-MK אני התקן לפני שהם יש רכוב על הזרוע. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig12large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig13.jpg"> איור 13 : הרכבת את השלט MK II. () המקום מיקרו-בקר בתחתית התיק. (b) הכנס את הסוללה בחלק האמצעי, שים את המכסה. (ג) מקום החיישן שריר במקרה שלה, שים את המכסה. (ד) להתחבר מיקרו את החיישן שריר וחבר את הסוללה מיקרו-בקר. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig13large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig14.jpg"> איור 14 : הושלמה הביוני השלט MK II. () על הרצועה הוק, לולאה. (b) על פרק כף היד. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig14large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 15" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55705/55705fig15.jpg"> איור 15: Oversaturation של החיישן שריר. איור זה מציג מה קורה כאשר החיישן השריר הוא רווי; מישורים בעת הפעלת שריר היה חזק מדי עבור הגדרת הרווח הנוכחי על המכשיר. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55705/55705fig15large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>ח"כ אני</td>
			<td>MK II</td>
		</tr>
<tr>
<td>EMG חיישן</td>
			<td>גנרל ביו-חיישן</td>
			<td>חיישן שריר ייעודי</td>
		</tr>
<tr>
<td>תקשורת אלחוטית</td>
			<td>מודול אלחוטי נפרדים</td>
			<td>על הלוח מיקרו-בקר</td>
		</tr>
<tr>
<td>EMG מעל אלחוטית?</td>
			<td>לא</td>
			<td>כן</td>
		</tr>
<tr>
<td>סוללה</td>
			<td>9 V PP3</td>
			<td>150 mAh LiPo</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן מבצעית</td>
			<td>1 h</td>
			<td>8 שעות</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן</td>
			<td>5 שעות</td>
			<td>4 שעות</td>
		</tr>
<tr>
<td>סה כ עלות</td>
			<td>150 דולר</td>
			<td>80 דולר</td>
		</tr>
<tr>
<td>תוצאות חיוביות שגויות (%)</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr>
<tr>
<td>התשלילים שווא (%)</td>
			<td>0</td>
			<td>4.7</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 1: השוואה בין המכשירים. טבלה זו משווה בין מספר היבטים של המכשירים, משלב התכנון ועד פונקציונליות.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>נייחים (מקסימום)</td>
			<td>ידו נעה (מקסימום)</td>
			<td>Tensing האצבע (מינימום)</td>
			<td>ערך הסף</td>
		</tr>
<tr>
<td>ח"כ אני</td>
			<td>25</td>
			<td>35</td>
			<td>215</td>
			<td>200</td>
		</tr>
<tr>
<td>MK II</td>
			<td>40</td>
			<td>280</td>
			<td>460</td>
			<td>400</td>
		</tr>
</tbody></table>בטבלה 2: תוצאות הכיול. טבלה זו מציגה את הערכים שהתקבלו תוך שמירה על היד נייח, הזזת את היד ואת האצבע דרוכה, כמו גם את ערך הסף שנבחרו.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td colspan="3">מספר שלילי כוזב (נבדק כל 30 s)</td>
			<td colspan="2">מספר תוצאות חיוביות שגויות (ספונטנית הפעלות)</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>הראשון 45 min</td>
			<td>45 min - 1 h</td>
			<td>h 1-8</td>
			<td>H הראשון</td>
			<td>h 1-8</td>
		</tr>
<tr>
<td>ח"כ אני</td>
			<td>0</td>
			<td>35</td>
			<td>N/A</td>
			<td>0</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
<tr>
<td>MK II</td>
			<td>4</td>
			<td>1</td>
			<td>40</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 3: בדיקות של המכשירים. השוואה של תוצאות חיוביות שגויות. ותשלילים שווא בין שני ההתקנים.
קוד משלים קבצים עבור ח"כ I ו- MK II: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/BionicClicker.ino" target="_blank">לחץ כאן כדי להוריד את "BionicClicker.ino"</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/BLEBionicClicker.ino" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "BLEBionicClicker.ino".</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/BLEBoomTest.ino" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "BLEBoomTest.ino".</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/BLEThresholdTest.ino" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "BLEThresholdTest.ino".</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/BoomTest.ino" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "BoomTest.ino".</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/ThresholdTest.ino" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "ThresholdTest.ino".</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/Feather-Featherbase.stl" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "נוצה-Featherbase.stl".</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/Feather-Feathermid.stl" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "נוצה-Feathermid.stl".</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/Feather-Feathertop.stl" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "נוצה-Feathertop.stl".</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/Myo-Myobase.stl" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "Myo-Myobase.stl".</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55705/Myo-Myolid.stl" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את "Myo-Myolid.stl".</a>

מכשיר נוצר כדי להפגין שליטה מבוססי אלקטרומיוגרפיה לקהל על פרופיל. לאחר ההצלחה של המכשיר הראשונית, התקן נוסף בוצע עם גמישות רבה יותר פונקציונליות למטרות הדגמה ומטרות המחקר. פרוטוקול זה מתאר את התהליך של בניית ומכייל שני ההתקנים.

השלט הביוני לסמן I &amp; II

In this manuscript, we present two 'Bionic Clicker' systems, the first designed to demonstrate electromyography (EMG) based control systems for ...

המטרה הכללית של נוהל זה היא לייצר התקן הפעלה אלחוטי זול וקל להתאמה אישית, שישמש כפלטפורמה למחקר אלקטרומיוגרפיה ולמכשירים מסייעים בהתאמה אישית. אלקטרומיוגרפיה משמשת בדרך כלל כקלט בקרה עבור טכנולוגיה בטוחה. מכיוון שסביבות רבות דורשות פתרונות ספציפיים שהם יקרים באופן בלתי סביר, פיתחנו התקן זול וקל להתאמה אישית.כאן אנו מציגים שתי מערכות של שלט ביוני, דגם אחת ודגם שתיים, המאפשרות ללובש לשנות את השקופית במצגת באמצעות ניעור של האצבע המורה. כדי להתחיל בהליך זה, הרכיבו את הדגם הביוני אחת כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט. כדי להתחיל בהרכבת דגם שתיים, הכניסו שורה של שלושה פיני כותרת (header pins) למרכז השריר בחורי הפלוס, המינוס והסיגנל מלמעלה.בשלב הבא, הלחים את הפינים מלמטה. בעזרת פלייר, כופף את הפינים השונים (heteropins) בזווית של 90 מעלות. אם נעשה שימוש בשריר abductor indicus כקלט, הסר את כבל הייחוס השחור והקצר מחיישן השריר.לאחר מכן, השתמשו קאטר חוטים כדי לחתוך את שלושת כבלי ה-EMG כך שירוצו מהשורש לכף היד. בעזרת מקלף חוטים, קלפו קצה אחד של כל כבל. הכניסו את הקצה המקולף של החוט האחורי לחור R, את החוט הכחול לחור E ואת החוט האדום לחור M של חיישן השרירים.בצד התחתון, הלחים את החוטים למקומם. לאחר מכן, חתוך שמונה חוטים רב-גידיים בעלי ליבה אחת. מקם והלחים אותם כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט.מקמו שתי רפידות חיישן EMG בקצוות של שריר ה-abductor indicus. ואת הרפידה השלישית במרכז גב כף היד. לאחר מכן, חברו את כבלי החיישן הכחול והאדום לרפידות שמעל השריר, ואת הכבל השחור לרפידה שעל גב כף היד.מיקום האלקטרודות על שרירי ה-abductor indicis הוא השלב הקריטי ביותר בפרוצדורה, שכן מיקום שגוי של האלקטרודות עלול לגרום לתוצאות חיוביות שגויות רבות ולתוצאות שליליות שגויות רבות במכשיר. בידיים קטנות יותר, ייתכן שיהיה בלתי אפשרי למקם את האלקטרודות בצורה נכונה. כדי להתחיל בבדיקת פלט ה-EMG, הורד את כל הקבצים הדרושים והגדר את הבקר המיקרו-בקר (microcontroller) כפי שפורט בפרוטוקול הכתוב.בשלב הבא, נתקו את המחשב משקע החשמל. בעזרת כבל USB, חברו את המיקרו-בקר למחשב. העלו את הגרסה הרלוונטית של בדיקת הסף למיקרו-בקר.לאחר מכן, פתחו את הצג הטורי (serial monitor) כדי להציג את פלט ה-EMG. הזיזו את האצבע המורה של היד מצד לצד ורשמו את הערכים המוצגים. הזיזו את היד ללא תנועה של האצבע המורה ורשמו את הערכים המוצגים.לאחר מכן, בחרו ערך הגבוה מהערך שנצפה כאשר היד הוזזה, אך נמוך מאלה שנצפו כאשר האצבע המורה לבדה הוזזה. בחירת ערך הסף היא קריטית, שכן אם הוא יהיה נמוך מדי, תקבלו תוצאות חיוביות שגויות רבות. ואם הוא יהיה גבוה מדי, תקבלו תוצאות שליליות שגויות רבות.יש לקחת בחשבון כי עייפות השריר ותזוזת החוטים עשויות להשפיע גם הן על ערך ה-EC. כדי להתחיל בקביעת סף הבדיקה, יש להוריד, לערוך ולהעלות את הקוד המתאים כפי שמתואר בפרוטוקול הכתוב. לאחר מכן, יש להניע את היד מבלי להניע את האצבע המורה. ודאו שאינו מוצג דבר בפלט הסדרתי (serial output).לאחר מכן, הזיזו את האצבע המורה מצד לצד. כדי להתחיל, קרצו את נתיב הנחושת בלוח המעגלים המודולרי באמצעות סכין מנתחים. והניחו שלושה נגדים של 10 kilo ohm על לוח הבקרה.לאחר מכן, מקמו מפסק הזזה ושני מפסקי לחיצה. הדריכו אותם בהלחמה בחלק התחתון של הלוח. באמצעות קוצץ חוטים, גזרו את החוטים שהולחמו קודם לכן לבקר המיקרו (microcontroller), כך שהחוטים יוכלו לעבור דרך השכבה האמצעית של מארז בקר המיקרו אל לוח הבקרה, מבלי למנוע את סגירת המארז.לאחר מכן, הכניסו את החוטים ללוח הבקרה כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט, והלחים אותם במקומם. כדי להתחיל, הרכיבו מחדש את הקליקר הביוני, וחברו את מחבר הכותרת (header connector) מהבקר לחוש השריר. בעזרת כבל USB, חברו את הבקר למחשב.לאחר הורדת הקובץ הרלוונטי, ערוך את הקוד על ידי החלפת טקסט מקום המחזיק (placeholder) בערך סף ההפעלה שנקבע. לאחר מכן, נתק את כבל ה-USB כדי להפריד את המיקרו-בקר מהמחשב. לאחר חיבור המכשיר למחשב, בחן את השלט באמצעות תוכנת המצגות על ידי הרמת האצבע המורה כדי להעביר את השקופיות.כדי להתחיל בהרכבת הקליקר, גזרו את חומר הסקוטש (hook and loop) הדו-צדדי כך שיהיה ברוחב 35 mm ואורך מספיק כדי להקיף את פרק כף היד. לאחר מכן, השחילו את חומר הסקוטש דרך התפסים בתחתית המארז. חברו את המחבר הנקבי מהבקר לתוך פיני המחבר הזכרי בחיישן השריר.לאחר מכן, חברו את האלקטרודות לכבלי ה-EMG. במחקר זה, נוצר מכשיר בקרה המבוסס על אלקטרומיוגרפיה. שלושה טווחים שונים נבחנים במהלך כיול המכשיר.הערכים כאשר היד במצב נייח, ערכים כאשר היד נעה, וערכים כאשר האצבע המורה נעה. ערך הסף נבחר כך שיהיה מעל הערך של תנועת היד ומטה מהערך של כיווץ האצבע. ערך סף הקרוב יותר לטווח תנועת היד יוביל להסתברות גבוהה יותר לתוצאות חיוביות שגויות, אך יפחית את הסיכוי לתוצאות שליליות שגויות.ערך סף הקרוב יותר לטווח כיווץ האצבע יגרום לתוצאה הפוכה. לאחר מכן, המכשירים נבדקים לאיתור תוצאות חיוביות ושליליות שגויות בעת בדיקת שריר ה-abductor indicus. תוצאה שלילית שגויה נרשמת כאשר המכשיר אינו מעלה שקופית חדשה בזמן שהשריר מכוвץ.תוצאה חיובית שגויה נרשמה כאשר חלה השתנות בשקופית ללא התרחשות מתח. באף אחד מהמכשירים לא נרשמה בעיה של תוצאות חיוביות שגויות. בעוד שבמכשיר mark one לא נרשמו תוצאות שליליות שגויות במהלך 45 הדקות הראשונות, מספר התוצאות השליליות השגויות עולה במהירות עד לכשל מוחלט של המכשיר בין 50 דקות לשעה של צפייה.לפיכך, בעוד ששני המכשירים מצליחים להשיג את מטרותיהם המוצהרות, הדגם השני זול יותר, גמיש יותר ואמין יותר לאורך הבדיקות. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב למקם את האלקטרודות בצורה נכונה ולהיות זהירים בבחירת ערך הסף המתאים. ניתן להרכיב מכשיר זה בתוך מספר שעות.ברגע ששולטים במציאת הסף, ניתן להגדירו עבור משתמש חדש בתוך דקות ספורות. מאז פיתוחו, מכשיר זה שימש כבסיס למספר פרויקטים של סטודנטים וכן כרכיב מרכזי במכשיר המותאם אישית למטופל. אין לשכוח שעבודה עם רשת החשמל הראשית עלולה להיות מסוכנת ביותר.יש לנתק את המכשירים מאספקת החשמל הראשית לפני כל מגע של העור עם המכשיר.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

אנו משתמשים בלולאה סגורה לטוס מכונת ממשק לחקור עקרונות כלליים השליטה העצבית.

פלטפורמה ניסויית לחקר ביצועים לולאה סגורה של המוח מכונת ממשקים

מקור: Batra, V., et al. שיטה כללית להערכת השפעות גירוי מוחי עמוק על מתן עצמי של מתאמפטמין תוך ורידי. J. Vis. Exp. (2016).סרטון זה מדגים מודל של עכברוש של התמכרות לסמים שבו בעל החיים נותן בעצמו מתאמפטמין תוך ורידי על ידי לחיצה על מנוף, מה שמוביל להתנהגות כפייתית של חיפוש סמים המונעת על ידי שחרור דופמין בגרעין האקומבנס. כדי לנטרל זאת, החולדה עוברת גירוי מוחי עמוק (DBS) באמצעות אלקטרודה דו-קוטבית מושתלת, המספקת פולסים בתדר גבוה כדי לעכב נוירונים היפראקטיביים בגרעין האקומבנס. לאחר מכן מעריכים את...

גירוי מוחי עמוק כטיפול בהתמכרות לסמים במודל חולדה

מקור: Zhao, Z. et al. שיטה פולשנית להפעלת הבליטה המשוננת של העכבר על ידי גירוי בתדר גבוה. J. Vis. Exp. (2018)סרטון זה מדגים את הפרוטוקול למתן גירוי מוחי עמוק בתדר גבוה לפיתול משונן, ומפרט את השפעותיו על הפעלה עצבית, פלסטיות סינפטית ונוירוגנזה.

גירוי בתדר גבוה להגברת ההפעלה העצבית והנוירוגנזה בפיתול המשונן, העכבר

סרטון זה מדגים טכניקה להשתלת מכלול אלקטרודות במוח עכבר. ההרכבה מכילה אלקטרודות דו-קוטביות לרישום פעילות מההיפוקמפוס ואלקטרודת ייחוס לקבלת פעילות בסיסית מהמוח הקטן. עכבר מורדם מונח על מסגרת סטריאוטקסית, ומכלול האלקטרודות מושתל באזור מוח המטרה. לאחר מכן מאפשרים לבעל החיים להתאושש לפני ביצוע הקלטה אלקטרופיזיולוגית.

השתלת מכלול אלקטרודות במוח עכבר לצורך רישום אלקטרופיזיולוגי

טרנספורטרים בקרומי התאים מאפשרים הפרדה דיפרנציאלית של יונים על פני קרומי התאים או שכבות התאים וממלאים תפקידים מכריעים במהלך פיזיולוגיה, תיקון ופתולוגיה של רקמות. אנו מתארים את המיקרו-אלקטרודה המתייחסת לעצמה סלקטיבית של יונים המאפשרת מדידה של שטפי יונים ספציפיים בתאים ורקמות בודדות in vivo.

מדידה של תאי יון שטפי שימוש בטכניקת microelectrode העצמית התייחסות יון סלקטיבי

מאמר זה מתאר את מתן הגירוי החשמלי התוך גולגולתי הנפרד מבחינה זמנית ומרחבית מסביבת השימוש בסמים לטיפול בתלות במתאמפטמין לווריד.

שיטה כללית להערכת השפעות העמוקה גירוי המוח במתאמפטמין תוך ורידים-מנהל עצמי

מאמר זה מתאר טכניקה ליישום גירויי vibrotactile לירך של משתתף אדם, ומדידת זמן הדיוק ותגובה של התגובה הרצונית של המשתתף עבור שילובים שונים של מיקום גירוי ותדיר.

שיטה להערכת עתוי דיוק של תגובות מוטוריות רצוניות כדי Vibrotactile גירויים

פיתוח אסטרטגיות עידון חדשות לעכברי מעבדה הוא משימה מאתגרת התורמת להגשמת עקרון 3R. פרוטוקול זה מציג אימון קליקר כתוכנית העשרה קוגניטיבית לעכברי מעבדה.

היכרות הדרכת Clicker בתור העשרה קוגניטיבית עבור עכברי מעבדה

מודלים חייתיים של שתלי שבלול יכול לקדם את הידע בסיסי טכנולוגיים לטיפול אובדן שמיעה sensorineural קבוע עם גירוי חשמלי. מחקר זה מציג פרוטוקול כירורגי מחריש אוזניים חריפה, שבלול השרשה של מערך אלקטרודה עכברים, כמו גם את הערכת תפקודי עם גזע המוח השמיעתית תגובה.

ניתוח שתל שבלולי והקלטות תגובה חשמלית עורר גזע המוח בעכברים C57BL/6

דו"ח זה מתאר את השיטות ליצירת מודל של אפילפסיה של האונה הרקתית המבוסס על הצתה חשמלית של עכברי VGAT-Cre טרנסגניים. עכברי VGAT-Cre עשויים להיות שימושיים בקביעת הגורמים לאפילפסיה ולהקרנת טיפולים חדשניים.

הכנה והשתלה של אלקטרודות להצתה חשמלית של עכברי VGAT-Cre ליצירת מודל לאפילפסיה של האונה הרקתית

למדו לבנות מכשיר אלקטרומיוגרפיה אלחוטי וזול לבקרת מצגות באמצעות אותות שריר. שני הדגמים מציגים פתרון גמיש ואמין לטכנולוגיה מסייעת.

השלט הביוני לסמן I & II

גלה סרטונים נוספים