슈퍼맨 식자 마크 I & II
August 14th, 2017
장치 누워 관객 들에 게 전도 기반 컨트롤을 설명 하기 위해 만들었습니다. 초기 장치의 성공 이후 두 번째 장치 유연성 데모 및 연구 목적에 대 한 기능에 되었다. 이 프로토콜 구축 하 고 두 장치를 보정 하는 과정을 설명 합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 근전도 연구 및 맞춤형 보조 장치를 위한 플랫폼으로 저렴한 무선 트리거링 장치를 생산하고 쉽게 사용자 정의할 수 있도록 하는 것입니다. 근전도 검사는 일반적으로 안전한 기술을 위한 제어 입력으로 사용됩니다. 많은 페이싱이 엄청나게 비싼 특정 솔루션을 필요로 하기 때문에 우리는 저렴하고 쉽게 사용자 정의할 수 있는 장치를 개발했습니다.
여기에서는 착용자가 검지 손가락을 흔들어 프레젠테이션의 슬라이드를 변경할 수 있는 두 가지 생체 공학 클리커 시스템인 1번 표시와 2번 표시를 소개합니다. 이 절차를 시작하려면 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 생체 공학 마크 1을 빌드합니다. 마크 2를 구축하기 시작하려면 위에서 양극, 음극 및 신호 구멍의 근육 중심에 3개의 헤더 핀 행을 배치합니다.
다음으로 아래에서 핀을 납땜합니다. 펜치를 사용하여 헤테로핀을 90도 구부립니다. 외전근을 입력으로 사용하는 경우 근육 센서에서 짧은 검은색 참조 케이블을 제거합니다.
그런 다음 와이어 커터를 사용하여 손목에서 손등까지 이어지는 세 개의 EMG 케이블을 자릅니다. 와이어 스트리퍼를 사용하여 각 케이블의 한쪽 끝을 벗겨냅니다. 뒷 와이어의 벗겨진 끝을 R 구멍에, 파란색 와이어를 E 구멍에, 빨간색 와이어를 근육 센서의 M 구멍에 넣습니다.
아래쪽에서 전선을 제자리에 납땜합니다. 그런 다음 8개의 단일 코어 다중 스레드 와이어를 절단합니다. 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 배치하고 납땜합니다.
외전근의 양쪽 끝에 두 개의 EMG 센서 패드를 놓습니다. 그리고 손등 중앙에 있는 세 번째 패드. 그런 다음 파란색과 빨간색 센서 케이블을 근육 위의 패드에 연결하고 검은색 케이블을 손등의 패드에 연결합니다.
전극을 외전근에 삽입하는 것은 전극을 잘못 배치하면 장치에서 많은 거짓 긍정과 많은 거짓 부정을 유발할 수 있으므로 절차의 가장 중요한 단계입니다. 작은 손에서는 실제로 전극을 올바르게 배치하는 것이 불가능할 수 있습니다. EMG 출력 테스트를 시작하려면 필요한 모든 파일을 다운로드하고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 마이크로 컨트롤러를 설정합니다.
그런 다음 주전원에서 컴퓨터의 플러그를 뽑습니다. USB 케이블을 사용하여 마이크로컨트롤러를 컴퓨터에 연결합니다. 관련 버전의 임계값 테스트를 마이크로 컨트롤러에 업로드합니다.
그런 다음 직렬 모니터를 열어 EMG 출력을 표시합니다. 손의 검지 손가락을 좌우로 움직여 표시된 값을 기록합니다. 집게 손가락을 움직이지 않고 손을 움직이고 표시된 값을 기록합니다.
그런 다음 손을 움직일 때 표시된 값보다 높은 값을 선택하고 검지 손가락만 움직였을 때 해당 장면 아래에 있는 값을 선택합니다. 임계값을 선택하는 것은 너무 낮으면 많은 가양성을 얻을 수 있으므로 중요합니다. 그리고 너무 높으면 많은 거짓 부정이 발생합니다.
근육의 피로와 와이어의 움직임은 테스트 임계값을 시작하고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 올바른 코드를 다운로드, 편집 및 업로드하는 EC.To 의 값에도 영향을 미칠 수 있습니다. 그런 다음 검지 손가락을 움직이지 않고 손을 움직입니다. 직렬 출력에 아무 것도 표시되지 않는지 확인합니다.
그런 다음 검지 손가락을 좌우로 움직입니다. 시작하려면 메스로 스트립 보드의 구리 트랙을 부수십시오. 그리고 제어 보드에 3개의 10킬로 옴 저항을 배치합니다.
그런 다음 슬라이딩 스위치와 두 개의 푸시 버튼 스위치를 배치합니다. 보드 아래쪽에 납땜하십시오. 와이어 커터를 사용하여 이전에 마이크로 컨트롤러에 납땜된 와이어를 절단하여 와이어가 케이스가 닫히는 것을 방해하지 않고 마이크로 컨트롤러 케이스의 중간 레이어를 통해 제어 보드로 연결될 수 있도록 합니다.
그런 다음 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 제어 보드에 전선을 배치하고 전선을 제자리에 납땜합니다. 시작하려면 생체 공학 클리커를 다시 조립하고 마이크로 컨트롤러의 헤더 커넥터를 근육 센서에 연결합니다. USB 케이블을 사용하여 마이크로 컨트롤러를 컴퓨터에 연결합니다.
관련 파일을 다운로드한 후 자리 표시자 텍스트를 결정된 임계값 트리거 값으로 바꿔 코드를 편집합니다. 그런 다음 USB 케이블을 뽑아 컴퓨터에서 마이크로 컨트롤러를 분리합니다. 장치를 컴퓨터에 연결한 후 검지 손가락을 들어 슬라이드를 진행하여 프레젠테이션 소프트웨어로 클리커를 테스트합니다.
클리커 장착을 시작하려면 양면 후크 및 루프 소재를 35미터 너비와 손목을 감쌀 수 있을 만큼 충분히 길게 자릅니다. 그런 다음 케이스 바닥에 있는 클립을 통해 후크 및 루프 재료를 밀어 넣습니다. 마이크로컨트롤러의 암 헤더를 근육 센서의 수 헤더 핀에 꽂습니다.
그런 다음 전극을 EMG 케이블에 끼웁니다. 본 연구에서는 근전도 기반 제어 장치를 개발한다. 장치를 보정하는 동안 세 가지 다른 범위가 관찰됩니다.
손이 정지해 있을 때의 값, 손이 움직일 때의 값, 집게 손가락이 움직일 때의 값입니다. 임계값은 손 움직임 값보다 위에, 손가락 장력 값보다 아래에 놓이도록 선택됩니다. 움직이는 손 범위에 가까운 임계값은 거짓 긍정 가능성은 증가하지만 잠재적인 거짓 부정은 감소합니다.
손가락 긴장 범위에 가까운 임계값은 그 반대를 경험합니다. 그런 다음 장치는 외전근 근육을 테스트할 때 거짓 긍정 및 음성 여부를 테스트합니다. 거짓 부정은 근육이 긴장될 때 장치가 슬라이드 변경을 트리거하지 않을 때 기록됩니다.
거짓 긍정은 텐징이 발생하지 않았을 때 슬라이드가 변경되었을 때 기록됩니다. 두 장치 모두 오탐 문제가 없었습니다. mark one 장치는 처음 45분 동안 거짓 부정이 발생하지 않지만, 50분에서 1시간 보기 사이의 총 장치 오류가 발생할 때까지 거짓 부정의 수가 급격히 증가합니다.
따라서 두 장치 모두 명시된 목표를 달성하지만 마크 2는 테스트 과정에서 더 저렴하고 유연하며 신뢰할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 전극을 올바르게 배치하는 것이 중요하며 올바른 임계값을 선택할 때도 주의해야 합니다. 이 장치의 건설은 몇 시간 안에 완료 할 수 있습니다.
임계값 찾기를 마스터하면 몇 분 안에 새 사용자를 위해 설정할 수 있습니다. 개발 이후 이 장치는 여러 학생 프로젝트의 기초이자 맞춤형 환자 장치의 핵심 구성 요소로 사용되었습니다. 주 전기로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있다는 것을 잊지 마십시오.
그리고 주 전원에서 장치의 플러그를 뽑는 것은 장치의 피부에 닿기 전에 이루어져야 합니다.
개요
이 연구는 시연 및 연구 목적으로 설계된 두 가지 근전도 기반 제어 장치의 개발을 제시합니다. 이 장치를 통해 사용자는 근육 신호를 통해 프레젠테이션을 제어할 수 있으며, 이는 근전도 응용 분야에 대한 비용 효율적이고 사용자 정의 가능한 솔루션을 보여줍니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 근전도
- 보조 기술
- 장치 교정
배경
- 근전도는 기술에서 제어 입력으로 일반적으로 사용됩니다.
- 기존 솔루션은 비용이 너무 비싸고 유연성이 부족할 수 있습니다.
- 이 연구는 사용자 정의 가능하고 저렴한 장치를 만드는 것을 목표로 합니다.
- Mark One과 Mark Two라는 두 가지 버전의 장치가 개발되었습니다.
연구 목적
- 근전도 연구를 위한 무선 트리거 장치를 만드는 것입니다.
- 근육 신호를 사용하여 장치 제어의 타당성을 입증하는 것입니다.
- 맞춤형 보조 기기를 개발할 수 있는 플랫폼을 제공하는 것입니다.
사용된 방법
- 두 개의 바이오닉 클리커 시스템 구성.
- 특정 근육에 전극을 배치하여 장치 교정.
- 작동 중 허위 양성 및 허위 음성 테스트.
- 정확한 신호 감지를 위한 임계값 조정.
주요 결과
- 두 장치 모두 근전도 제어를 성공적으로 입증했습니다.
- Mark Two는 Mark One에 비해 신뢰성과 유연성이 더 높았습니다.
- 두 장치 모두 허위 양성이 기록되지 않았습니다.
- Mark One은 시간이 지남에 따라 허위 음성이 증가했습니다.
결론
- 이 장치는 근전도 응용 분야에 대한 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.
- 올바른 전극 배치는 장치 성능에 중요합니다.
- Mark Two는 신뢰성 때문에 장기간 사용하는 데 권장됩니다.
자주 묻는 질문
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
