השלט הביוני לסמן I & II
August 14th, 2017
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.
המטרה הכוללת של הליך זה היא לייצר מכשיר הפעלה אלחוטי זול וקל להתאמה אישית כפלטפורמה למחקר אלקטרומיוגרפיה ומכשירי עזר בהתאמה אישית. אלקטרומיוגרפיה משמשת בדרך כלל כקלט בקרה לטכנולוגיה בטוחה. מכיוון שצעדים רבים דורשים פתרונות ספציפיים שהם יקרים מאוד, פיתחנו מכשיר זול וקל להתאמה אישית.
כאן, אנו מציגים שתי מערכות קליקרים ביוניות, סמן אחת ושתיים שאפשרו ללובש לשנות את שקופית המצגת על ידי נפנוף באצבע המורה. כדי להתחיל בהליך זה, בנה את הסימון הביוני אחד כמתואר בפרוטוקול הטקסט. כדי להתחיל לבנות את הסימן השני, הנח שורה של שלושה פיני כותרת למרכז השריר בחורים החיוביים, השליליים והאות מלמעלה.
לאחר מכן, הלחמו את הסיכות מלמטה. בעזרת צבת כופפו את ההטרופינים 90 מעלות. אם אתה משתמש בשריר אינדיקטור החוטף כקלט, הסר את כבל הייחוס השחור הקצר מחיישן השרירים.
לאחר מכן, השתמש בחותך תיל כדי לחתוך את שלושת כבלי ה-EMG כדי לעבור מפרק כף היד לגב היד. בעזרת חשפנית תיל, הפשיט קצה אחד של כל כבל. הנח את הקצה המופשט של החוט האחורי לתוך חור R, את החוט הכחול לתוך חור E ואת החוט האדום לתוך חור M של חיישן השריר.
בצד התחתון, הלחמו את החוטים למקומם. לאחר מכן, חתוך שמונה חוטים מרובי חוטים בעלי ליבה אחת. הנח והלחם אותם כמתואר בפרוטוקול הטקסט.
הנח שתי רפידות חיישן EMG משני קצות שריר אינדיקטור החוטף. והרפידה השלישית באמצע גב כף היד. לאחר מכן חבר את כבלי החיישן הכחולים והאדומים לרפידות מעל השריר, ואת הכבל השחור לרפידה בגב היד.
הנחת האלקטרודות על שרירי אינדיקטור החוטף היא השלב הקריטי ביותר בהליך שכן מיקום לא נכון של האלקטרודות עלול לגרום לתוצאות חיוביות שגויות רבות ושליליות שגויות רבות במכשיר. בידיים קטנות יותר, יתכן למעשה שאי אפשר למקם נכון את האלקטרודות. כדי להתחיל בבדיקת פלט EMG, הורד את כל הדרושים files והגדר את המיקרו-בקר כמתואר בפרוטוקול הטקסט.
לאחר מכן, נתק את המחשב מהחשמל. באמצעות כבל USB, חבר את המיקרו-בקר למחשב. העלה את הגרסה הרלוונטית של בדיקת הסף למיקרו-בקר.
לאחר מכן, פתח את הצג הטורי כדי להציג את פלט ה-EMG. הזז/י את האצבע המורה של היד מצד לצד, תוך רישום הערכים המוצגים. הזז את היד מבלי להזיז את האצבע המורה ורשום את הערכים המוצגים.
לאחר מכן, בחר ערך מעל מה שנראה בעת הזזת היד, אך מתחת לסצנה זו כאשר האצבע המורה לבדה הוזזה. בחירת ערך הסף היא קריטית, מכיוון שאם הוא נמוך מדי, תקבל תוצאות חיוביות מוטעות רבות. ואם הוא גבוה מדי, תקבל הרבה שליליות כוזבות.
שימו לב, עייפות השריר ותנועת החוטים יכולים להשפיע גם על ערך EC.To להתחיל את סף הבדיקה, להוריד, לערוך ולהעלות את הקוד הנכון כמתואר בפרוטוקול הטקסט. לאחר מכן, הזיזו את היד מבלי להזיז את האצבע המורה. ודא ששום דבר לא מוצג בפלט הטורי.
לאחר מכן, הזז את האצבע המורה מצד לצד. כדי להתחיל, שברו את מסלול הנחושת על לוח הרצועה בעזרת אזמל. והניחו שלושה נגדים של 10 קילו אוהם על לוח הבקרה.
לאחר מכן, הנח מתג הזזה ושני מתגי כפתור. הלחמו אותם בצד התחתון של הלוח. בעזרת חותך תיל, חותכים את החוטים שהולחמו בעבר למיקרו-בקר כך שהחוטים יוכלו לעבור דרך השכבה האמצעית של מארז המיקרו-בקר ללוח הבקרה מבלי למנוע את סגירת המארז.
לאחר מכן, הנח את החוטים בלוח הבקרה כמתואר בפרוטוקול הטקסט, והלחם את החוטים במקומם. כדי להתחיל, הרכיבו מחדש את הקליקר הביוני, וחברו את מחבר הכותרת מהמיקרו-בקר לחיישן השריר. באמצעות כבל USB, חבר את המיקרו-בקר למחשב.
לאחר הורדת הקובץ הרלוונטי, ערוך את הקוד על-ידי החלפת טקסט מציין המיקום בערך הגורם המפעיל של הסף שנקבע. לאחר מכן, נתק את כבל ה-USB כדי לנתק את המיקרו-בקר מהמחשב. לאחר חיבור המכשיר למחשב, בדוק את הקליק עם תוכנת המצגת על ידי הרמת האצבע המורה כדי להתקדם בשקופיות.
כדי להתחיל להרכיב את הקליקר, חתוך את חומר הקרס והלולאה הדו-צדדי כך שרוחבו 35 מטר וארוך מספיק כדי לעטוף את פרק כף היד. לאחר מכן, החלק את חומר הקרס והלולאה דרך התפסים בתחתית המארז. חבר את הכותרת הנשית מהמיקרו-בקר לפיני הכותרת הזכריים בחיישן השריר.
לאחר מכן, הצמד את האלקטרודות לכבלי EMG. במחקר זה נוצר מכשיר בקרה מבוסס אלקטרומיוגרפיה. שלושה טווחים שונים נצפים בעת כיול המכשיר.
הערכים כאשר היד נייחת, ערכים עבור כאשר היד זזה וערכים עבור כאשר האצבע המורה זזה. ערך הסף נבחר כך שיהיה מעל ערך הזזת היד ומתחת לערך מתיחת האצבע. ערך סף קרוב יותר לטווח היד הנעה יחווה סיכוי מוגבר לתוצאות חיוביות שגויות אך הפחתה בתוצאות שליליות שגויות פוטנציאליות.
ערך סף קרוב יותר לטווח מתיחת האצבע יחווה את ההפך. לאחר מכן המכשירים נבדקים לאיתור תוצאות חיוביות ושליליות כוזבות בעת בדיקת שריר אינדיקטור החוטף. שלילי כוזב נרשם כאשר המכשיר אינו מפעיל שינוי החלקה כאשר השריר מתוח.
בעוד שתוצאה חיובית מוטעית נרשמת כאשר שקופית השתנתה כאשר לא התרחשה מתיחה. לאף אחד מהמכשירים לא הייתה בעיה עם תוצאות חיוביות כוזבות. בעוד שמכשיר אחד אינו חווה תוצאות שליליות מוטעות במהלך 45 הדקות הראשונות, מספר התוצאות השליליות השגויות גדל במהירות עד לכשל הכולל במכשיר בין 50 דקות לצפיות של שעה.
לפיכך, בעוד ששני המכשירים מצליחים במטרותיהם המוצהרות, הסימן השני זול יותר, גמיש יותר ואמין יותר במהלך הבדיקה. בזמן ניסיון הליך זה, חשוב למקם נכון את האלקטרודות וגם להיזהר בבחירת ערך הסף הנכון שלך. בניית מכשיר זה יכולה להיעשות תוך מספר שעות.
וברגע שמציאת הסף נשלטת, ניתן להגדיר אותו למשתמש חדש תוך דקות. מאז פיתוחו, מכשיר זה שימש כבסיס למספר פרויקטים של סטודנטים כמו גם כרכיב הליבה במכשיר מטופל מותאם אישית. אל תשכח שעבודה עם החשמל הראשי עלולה להיות מסוכנת ביותר.
ויש לבצע ניתוק מכשירים מהחשמל הראשי לפני כל מגע על העור במכשיר שהוא מיוצר.
סקירה כללית
מחקר זה מציג את הפיתוח של שני מכשירי בקרה מבוססי אלקטרומיוגרפיה המיועדים להדגמה ומחקר. המכשירים מאפשרים למשתמשים לשלוט במצגות באמצעות אותות שרירים, ומציגים פתרון חסכוני ומותאם אישית ליישומי אלקטרומיוגרפיה.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- אלקטרומיוגרפיה
- טכנולוגיה מסייעת
- כיול מכשירים
רקע
- אלקטרומיוגרפיה משמשת בדרך כלל לכניסות בקרה בטכנולוגיה.
- פתרונות קיימים יכולים להיות יקרים מאוד ובלתי גמישים.
- המחקר נועד ליצור מכשיר מותאם אישית ומשתלם.
- פותחו שתי גרסאות של המכשיר, Mark One ו-Mark Two.
מטרת המחקר
- ליצור מכשיר הפעלה אלחוטי למחקר אלקטרומיוגרפיה.
- להדגים את היתכנות השימוש באותות שרירים לבקרת מכשירים.
- לספק פלטפורמה לפיתוח מכשירים מסייעים מותאמים אישית.
שיטות ששימשו
- בנייה של שני מערכות קליקר ביוניות.
- כיול מכשירים על ידי הנחת אלקטרודות על שרירים ספציפיים.
- בדיקה לאיתור תוצאות חיוביות ושלילה שגויות במהלך הפעולה.
- התאמת ערכי סף לזיהוי אותות מדויק.
תוצאות עיקריות
- שני המכשירים הפגינו בהצלחה בקרת אלקטרומיוגרפיה.
- Mark Two הראה אמינות וגמישות גבוהות יותר בהשוואה ל-Mark One.
- לא נרשמו תוצאות חיוביות שגויות לאף אחד מהמכשירים.
- Mark One חווה עלייה בתוצאות שליליות שגויות לאורך זמן.
מסקנות
- המכשירים מספקים פתרון חסכוני ליישומים של אלקטרומיוגרפיה.
- מיקום נכון של אלקטרודות חיוני לביצועי המכשיר.
- Mark Two מומלץ לשימוש לטווח ארוך בשל אמינותו.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Electromyography (EMG)-based control systems, as exemplified by the Bionic Clicker Mark I & II, offer a customizable and cost-effective platform for early-stage device prototyping in neuromuscular interface research. These systems enable precise signal acquisition and threshold-based event triggering, supporting robust hypothesis testing and functional validation in translational device development. Their adaptability and direct EMG data transmission facilitate rapid iteration and cross-functional integration in R&D pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of neuromuscular signal pathways for device-targeted control validation.
- Supports functional de-risking by quantifying EMG signal fidelity and device responsiveness.
- Facilitates predictive confidence in muscle activation detection for assistive device research.
Screening & Assay Development
- Provides a validated platform for calibrating EMG signal thresholds and minimizing false positives/negatives.
- Standardizes electrode placement and signal acquisition for reproducible device testing.
- Enables quantitative assessment of device performance across user populations.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with translational biomarker strategies by linking EMG outputs to functional device endpoints.
- Supports continuity from benchtop prototyping to preclinical validation of neuromuscular interfaces.
- Reduces mechanistic ambiguity in device-triggered event detection.
Pipeline & Workflow Integration
The Bionic Clicker workflow integrates from early discovery through device screening and preclinical prototyping, supporting iterative optimization and cross-team standardization.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing of muscle signal control and device actuation thresholds.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative EMG readouts for device calibration and user-specific adaptation.
- Analytics: Provides real-time signal monitoring and statistical thresholding to compare device conditions.
- Translational Research: Bridges benchtop EMG validation with preclinical device performance studies.
- Enterprise Reuse: Offers a modular, modifiable platform for ongoing neuromuscular device innovation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in EMG-based device control and reduces false event rates.
- Operational Value: Streamlines device calibration, standardizes electrode placement, and supports rapid user onboarding.
- Strategic Value: Enables efficient go/no-go decisions in device prototyping and reduces late-stage technical risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of neuromuscular interface projects.
Implementation Considerations
- Requires expertise in EMG signal acquisition and electrode placement.
- Needs microcontroller programming and basic electronics infrastructure.
- Demands rigorous cross-user calibration to minimize false positives/negatives.
- Adaptation may be limited by user anatomy and electrode placement constraints.
- Device reliability is influenced by muscle fatigue and hardware stability.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:46
Assembling the Base Components
7:33
Conclusion
6:03
Results: Calibration and Validation of the Boinic Clicker
2:34
Testing the EMG Output and the Threshold
4:05
Soldering the Control Board
4:50
Updating the Microcontroller and Assembling, Testing, and Mounting the Clicker
