August 14th, 2017
Un dispositivo è stato creato per dimostrare il controllo basato su elettromiografia ad un pubblico laico. Dopo il successo del dispositivo iniziale, un secondo dispositivo è stato effettuato con una maggiore flessibilità nella funzionalità per scopi di ricerca e dimostrazione. Questo protocollo descrive il processo di creazione e calibrazione di entrambi i dispositivi.
L'obiettivo generale di questa procedura è quello di produrre un dispositivo di attivazione wireless economico e facile da personalizzare come piattaforma per la ricerca elettromiografica e dispositivi di assistenza su misura. L'elettromiografia viene solitamente utilizzata come input di controllo per una tecnologia sicura. Poiché molte pacing richiedono soluzioni specifiche che sono proibitive, abbiamo sviluppato un dispositivo economico e facile da personalizzare.
Qui presentiamo due sistemi di clicker bionici, mark one e mark two che permettevano a chi lo indossava di cambiare la diapositiva della presentazione agitando il dito indice. Per iniziare questa procedura, costruisci quello del marchio bionico come indicato nel protocollo di testo. Per iniziare a costruire il segno due, posiziona una fila di tre perni di intestazione nel centro muscolare nei fori positivo, negativo e di segnale dall'alto.
Quindi, saldare i pin da sotto. Usando un paio di pinze, piega le eteropine di 90 gradi. Se si utilizza il muscolo abduttore indico come input, rimuovere il cavo di riferimento nero corto dal sensore muscolare.
Quindi, usa un tronchese per tagliare i tre cavi EMG in modo che vadano dal polso al dorso della mano. Utilizzando una spelafili, spellare un'estremità di ciascun cavo. Posizionare l'estremità spelata del filo posteriore nel foro R, il filo blu nel foro E e il filo rosso nel foro M del sensore muscolare.
Sul lato inferiore, saldare i fili in posizione. Successivamente, tagliare otto fili multifilo unipolari. Posizionarli e saldarli come indicato nel protocollo di testo.
Posizionare due cuscinetti del sensore EMG su entrambe le estremità del muscolo abduttore indico. E il terzo pad al centro del dorso della mano. Quindi collegare i cavi del sensore blu e rosso ai cuscinetti sopra il muscolo e il cavo nero al cuscinetto sul dorso della mano.
Il posizionamento degli elettrodi sui muscoli abduttori dell'indicis è la fase più critica della procedura, poiché il posizionamento errato degli elettrodi può causare molti falsi positivi e molti falsi negativi nel dispositivo. Su mani più piccole, potrebbe essere impossibile posizionare correttamente gli elettrodi. Per iniziare a testare l'output EMG, scaricare tutti i file necessari e configurare il microcontrollore come descritto nel protocollo di testo.
Quindi, scollegare il computer dalla rete elettrica. Utilizzando un cavo USB, collegare il microcontrollore al computer. Caricare la versione pertinente del test di soglia sul microcontrollore.
Quindi, aprire il monitor seriale per visualizzare l'uscita EMG. Spostare l'indice della mano da un lato all'altro, registrando i valori visualizzati. Muovi la mano senza muovere il dito indice e registra i valori visualizzati.
Successivamente, seleziona un valore superiore a quello visualizzato quando la mano è stata spostata, ma al di sotto di quelle scene in cui è stato spostato solo il dito indice. La selezione del valore di soglia è fondamentale in quanto se è troppo basso, si otterranno molti falsi positivi. E se è troppo alto, otterrai molti falsi negativi.
Attenzione, anche l'affaticamento del muscolo e il movimento dei fili possono influire sul valore del EC.To iniziare la soglia di test, scaricare, modificare e caricare il codice corretto come indicato nel protocollo di testo. Quindi, muovi la mano senza muovere l'indice. Assicurarsi che nell'uscita seriale non venga visualizzato nulla.
Quindi, muovi il dito indice da un lato all'altro. Per iniziare, rompi la pista di rame sulla striscia di cartone con un bisturi. E posiziona tre resistori da 10 kiloohm sulla scheda di controllo.
Quindi, posizionare un interruttore a scorrimento e due interruttori a pulsante. Saldarli sul lato inferiore della scheda. Utilizzando un tronchese, tagliare i fili precedentemente saldati al microcontrollore in modo che i fili possano passare attraverso lo strato intermedio del case del microcontroller fino alla scheda di controllo senza impedire la chiusura del case.
Successivamente, posizionare i fili nella scheda di controllo come indicato nel protocollo di testo, saldando i fili in posizione. Per iniziare, rimonta il clicker bionico, collegando il connettore dell'intestazione dal microcontrollore al sensore muscolare. Utilizzando un cavo USB, collegare il microcontrollore al computer.
Dopo aver scaricato il file pertinente, modificare il codice sostituendo il testo segnaposto con il valore di attivazione della soglia determinato. Quindi, scollegare il cavo USB per scollegare il microcontrollore dal computer. Dopo aver collegato il dispositivo a un computer, testare il clicker con il software di presentazione sollevando il dito indice per far avanzare le diapositive.
Per iniziare a montare il clicker, taglia il materiale a strappo su entrambi i lati in modo che sia largo 35 metri e abbastanza lungo da avvolgere il polso. Quindi, fai scorrere il materiale a strappo attraverso le clip nella parte inferiore della custodia. Collegare l'intestazione femmina del microcontrollore ai pin dell'intestazione maschio sul sensore muscolare.
Quindi, agganciare gli elettrodi ai cavi EMG. In questo studio, viene creato un dispositivo di controllo basato sull'elettromiografia. Durante la calibrazione del dispositivo vengono osservati tre diversi intervalli.
I valori quando la mano è ferma, i valori per quando la mano è in movimento e i valori per quando si muove il dito indice. Il valore di soglia viene selezionato in modo che si trovi al di sopra del valore di movimento della mano e al di sotto del valore di tensione delle dita. Un valore di soglia più vicino all'intervallo della mano in movimento sperimenterà una maggiore possibilità di falsi positivi, ma una riduzione dei potenziali falsi negativi.
Un valore di soglia più vicino all'intervallo di tensione delle dita sperimenterà l'opposto. I dispositivi vengono quindi testati per verificare la presenza di falsi positivi e negativi durante il test del muscolo abduttore indicus. Un falso negativo viene registrato quando il dispositivo non attiva un cambio di scivolata quando il muscolo è teso.
Mentre un falso positivo viene registrato quando una diapositiva è cambiata quando non si è verificata alcuna tensione. Nessuno dei due dispositivi ha avuto problemi con i falsi positivi. Mentre il dispositivo mark one non riscontra falsi negativi durante i primi 45 minuti, il numero di falsi negativi aumenta rapidamente fino al guasto totale del dispositivo tra 50 minuti e un'ora di visualizzazioni.
Pertanto, mentre entrambi i dispositivi riescono a raggiungere gli obiettivi dichiarati, il mark two è più economico, più flessibile e più affidabile nel corso dei test. Durante il tentativo di eseguire questa procedura, è importante posizionare correttamente gli elettrodi e prestare attenzione quando si seleziona il valore di soglia corretto. La costruzione di questo dispositivo può essere effettuata in poche ore.
E una volta che la ricerca della soglia è padroneggiata, può essere configurata per un nuovo utente in pochi minuti. Sin dal suo sviluppo, questo dispositivo è stato utilizzato come base di diversi progetti studenteschi e come componente principale di un dispositivo paziente su misura. Non dimenticare che lavorare con l'elettricità principale può essere estremamente pericoloso.
E lo scollegamento dei dispositivi dall'alimentazione principale deve essere effettuato prima di qualsiasi contatto con la pelle del dispositivo che è stato effettuato.
Questo studio presenta lo sviluppo di due dispositivi di controllo basati sull'elettromiografia progettati per dimostrazione e ricerca. I dispositivi consentono agli utenti di controllare le presentazioni attraverso segnali muscolari, mostrando una soluzione economica e personalizzabile per applicazioni elettromiografiche.
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.
The Bionic Clicker workflow integrates from early discovery through device screening and preclinical prototyping, supporting iterative optimization and cross-team standardization.