De Bionic Clicker Mark I & II
August 14th, 2017
Een apparaat is gemaakt om aan te tonen van elektromyografie gebaseerde controle voor een vast publiek. Na het succes van het eerste apparaat, werd een tweede apparaat gemaakt met meer flexibiliteit met functionaliteit voor demonstratie- en onderzoeksdoeleinden. Dit protocol beschrijft het proces van opbouw en kalibreren van beide apparaten.
Het algemene doel van deze procedure is om een eenvoudig aan te passen, goedkope, draadloze activeringsapparaat te produceren als platform voor elektromyografie-onderzoek en op maat gemaakte hulpapparaten. Elektromyografie wordt meestal gebruikt als besturingsinvoer voor veilige technologie. Aangezien veel pacings specifieke oplossingen vereisen die onbetaalbaar duur zijn, hebben we een goedkoop, eenvoudig aan te passen apparaat ontwikkeld.
Hier presenteren we twee bionische kliksysteem, mark one en mark two die de drager in staat stelden om de dia van de presentatie te veranderen door met hun wijsvinger te zwaaien. Om deze procedure te beginnen, bouwt u de bionische mark one zoals beschreven in het tekstprotocol. Om te beginnen met het bouwen van de mark two, plaatst u een rij van drie header-pins in het spiercentrum in de positieve, negatieve en signaalopeningen van bovenaf.
Vervolgens soldert u de pinnen van onderaf. Gebruik een tang om de heteropins 90 graden te buigen. Als u de abductor indicus-spier als invoer gebruikt, verwijdert u de korte zwarte referentiekabel van de spiersensor.
Gebruik vervolgens een draadsnijder om de drie EMG-kabels door te snijden om van de pols naar de achterkant van de hand te lopen. Gebruik een draadstripper om een uiteinde van elke kabel te strippen. Plaats het ontbloote uiteinde van de achterdraad in de R-gat, de blauwe draad in het E-gat en de rode draad in het M-gat van de spiersensor.
Aan de onderkant soldert u de draden op hun plaats. Snijd daarna acht enkele kern multi-draad draden. Plaats en soldeer ze zoals beschreven in het tekstprotocol.
Plaats twee EMG-sensorpads aan beide uiteinden van de abductor indicus-spier. En de derde pad op het midden van de achterkant van de hand. Verbind vervolgens de blauwe en rode sensorkabels met de pads boven de spier, en de zwarte kabel met de pad op de achterkant van de hand.
Het plaatsen van de elektroden op de abductor indicis-spieren is de meest cruciale stap van de procedure, aangezien onjuist plaatsen van de elektroden veel valse positieven en veel valse negatieven in het apparaat kan veroorzaken. Bij kleinere handen kan het eigenlijk onmogelijk zijn om de elektroden correct te plaatsen. Om de EMG-uitvoer te testen, downloadt u alle benodigde bestanden en stelt u de microcontroller in zoals beschreven in het tekstprotocol.
Vervolgens ontkoppelt u de computer van het stopcontact. Gebruik een USB-kabel om de microcontroller op de computer aan te sluiten. Upload de relevante versie van de drempeltest naar de microcontroller.
Open vervolgens de seriële monitor om de EMG-uitvoer weer te geven. Beweeg de wijsvinger van de hand van links naar rechts en noteer de weergegeven waarden. Beweeg de hand zonder de wijsvinger te bewegen en noteer de weergegeven waarden.
Selecteer daarna een waarde boven wat er werd gezien toen de hand werd bewogen, maar onder die werd gezien wanneer alleen de wijsvinger werd bewogen. Het selecteren van de drempelwaarde is cruciaal, omdat als deze te laag is, u veel valse positieven krijgt. En als het te hoog is, krijgt u veel valse negatieven.
Wees ervan bewust dat de vermoeidheid van de spier en de beweging van de draden ook de waarde van de EC kunnen beïnvloeden. Om de drempeltest te beginnen, downloadt, bewerkt en uploadt u de juiste code zoals beschreven in het tekstprotocol. Beweeg vervolgens de hand zonder de wijsvinger te bewegen. Zorg ervoor dat er niets wordt weergegeven in de seriële uitvoer.
Vervolgens beweegt u de wijsvinger van links naar rechts. Om te beginnen, breekt u de kopertrack op de stripstrook met een scalpel. En plaats drie 10 kilo ohm weerstanden op de controlebord.
Plaats vervolgens een schuifschakelaar en twee drukknop schakelaars. Soldeer ze op de onderkant van het bord. Gebruik een draadsnijder om de draden die eerder aan de microcontroller zijn gesoldeerd, zodanig te snijden dat de draden door de middelste laag van de microcontrollerbehuizing naar het controlebord kunnen lopen zonder te voorkomen dat de behuizing wordt gesloten.
Plaats vervolgens de draden in het controlebord zoals beschreven in het tekstprotocol, soldeer de draden op hun plaats. Om te beginnen, monteert u de bionische klik weer in elkaar en verbindt u de headerconnector van de microcontroller met de spiersensor. Gebruik een USB-kabel om de microcontroller met de computer te verbinden.
Na het downloaden van het relevante bestand, bewerkt u de code door de tijdelijke aanduidingstekst te vervangen door de bepaalde drempeltriggerwaarde. Ontkoppel vervolgens de USB-kabel om de microcontroller los te koppelen van de computer. Nadat u het apparaat op een computer hebt aangesloten, test u de klik met de presentatiesoftware door de wijsvinger omhoog te brengen om de dia's te laten schuiven.
Om de klik te beginnen te monteren, snijdt u het dubbelzijdige haak- en lusmateriaal zodat het 35 meter breed is en lang genoeg om om de pols te wikkelen. Schuif vervolgens het haak- en lusmateriaal door de clips aan de onderkant van de behuizing. Steek de vrouwelijke header van de microcontroller in de mannelijke headerpinnen op de spiersensor.
Klep vervolgens de elektroden in de EMG-kabels. In deze studie wordt een op elektromyografie gebaseerd besturingsapparaat gemaakt. Drie verschillende bereiken worden waargenomen tijdens het kalibreren van het apparaat.
De waarden wanneer de hand stilstaat, waarden voor wanneer de hand beweegt en waarden voor wanneer de wijsvinger wordt bewogen. De drempelwaarde wordt geselecteerd om boven de waarde van de bewegende hand te liggen en onder de waarde van de vingerbelasting. Een drempelwaarde die dichter bij het bereik van de bewegende hand ligt, zal een verhoogde kans op valse positieven ervaren, maar een vermindering van potentiële valse negatieven.
Een drempelwaarde die dichter bij het bereik van de vingerbelasting ligt, zal het tegenovergestelde ervaren. De apparaten worden vervolgens getest op valse positieven en negatieven bij het testen van de abductor indicus-spier. Een valse negatieve wordt geregistreerd wanneer het apparaat geen diawisseling activeert wann
Overzicht
Deze studie presenteert de ontwikkeling van twee op elektromyografie gebaseerde besturingsapparaten, ontworpen voor demonstratie- en onderzoeksdoeleinden. De apparaten stellen gebruikers in staat om presentaties te besturen via spiersignalen, waardoor een kosteneffectieve en aanpasbare oplossing voor elektromyografie-toepassingen wordt gepresenteerd.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Elektromyografie
- Assistieve technologie
- Apparaatkalibratie
Achtergrond
- Elektromyografie wordt vaak gebruikt voor besturingsinvoer in technologie.
- Bestaande oplossingen kunnen onbetaalbaar en inflexibel zijn.
- De studie heeft tot doel een aanpasbaar en betaalbaar apparaat te creëren.
- Er werden twee versies van het apparaat ontwikkeld, Mark One en Mark Two.
Doel van de studie
- Om een draadloos triggerapparaat voor elektromyografie-onderzoek te creëren.
- Om de haalbaarheid van het gebruik van spiersignalen voor apparaatbesturing te demonstreren.
- Om een platform te bieden voor het ontwikkelen van op maat gemaakte assistieve apparaten.
Gebruikte methoden
- Constructie van twee bionische clicker-systemen.
- Calibratie van apparaten door het plaatsen van elektroden op specifieke spieren.
- Testen op valse positieven en negatieven tijdens het gebruik.
- Aanpassen van drempelwaarden voor nauwkeurige signaaldetectie.
Belangrijkste resultaten
- Beide apparaten demonstreerden met succes elektromyografie-besturing.
- Mark Two vertoonde grotere betrouwbaarheid en flexibiliteit vergeleken met Mark One.
- Er werden geen valse positieven geregistreerd voor beide apparaten.
- Mark One ervoer toenemende valse negatieven in de loop van de tijd.
Conclusies
- De apparaten bieden een kosteneffectieve oplossing voor elektromyografie-toepassingen.
- Juiste elektrodenplaatsing is cruciaal voor de apparaatprestaties.
- Mark Two wordt aanbevolen voor langdurig gebruik vanwege zijn betrouwbaarheid.
Veelgestelde vragen
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
