Miego skaitytuvo galvos juosta: 24 žingsniai (su nuotraukomis)

2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-23 14:59

Ar kada susimąstėte, kaip miegate naktį? Tokie prietaisai kaip „FitBit“seka miegą analizuodami jūsų judesius visą naktį, tačiau jie negali pažvelgti į tai, ką daro jūsų smegenys.

Po semestro mokymosi apie medicinos prietaisus mūsų klasei buvo uždavinys sukurti nešiojamą prietaisą, skirtą matuoti tam tikrą biologinį kintamąjį. Mes su partneriu nusprendėme sukurti galvos apdangalą, kuris galėtų pažvelgti į tai, ką jūsų smegenys veikia miego metu. Galvos juosta skaito smegenų bangų signalus, kad stebėtų miego įpročius. Jis nustato, kaip vartotojo smegenų bangos naktį progresuoja alfa, beta, gama ir delta fazėmis. Tada duomenis galima eksportuoti ir analizuoti naudojant „Excel“.

Ar paminėjome ir jo stilingumą?

1 žingsnis: medžiagos ir įrankiai

Norėdami sukurti miego skaitytuvo galvos juostą, jums reikės šių medžiagų:

1. Galvos apdangalas (šiam projektui buvo naudojama „HOTER Sportline“galvos juosta)
2. „Adafruit Flora“mikrovaldiklis
3. „Flora Wearable Bluefruit LE“modulis
4. „Flora RGB Neo Pixel“šviesos diodas
5. Snaps
6. Laidus siūlas
7. Laidai
8. Siūlai
9. Akumuliatorius
10. „Bitalino EEG“su UC-E6 kabeliu ir 3 laidų elektrodų kabeliu
11. Medžiaga
12. Elastingas dirželis

Šie įrankiai padės jums sukurti galvos juostą:

1. Siuvimo smeigtukas
2. Žirklės
3. Vielos nuėmikliai
4. Lituoklis ir užpildas

2 žingsnis: Paruošimas

Prieš kurdami „Sleep Reader“galvos juostą, skirkite šiek tiek laiko, kad sužinotumėte apie smegenų bangas ir kai kurias pagrindines grandines. Smegenyse specialios ląstelės, žinomos kaip neuronai, organizuoja skirtingą veiklą organizme. Šie neuronai vykdo šou, siunčiant nedidelius elektrinius signalus, kurie yra bangų pavidalu. Žinoma, kad smegenys sukuria keturias skirtingų tipų bangas - alfa, beta, teta ir delta. Šios bangos skiriasi pagal tam tikrus dažnių diapazonus, ir kiekvienas diapazonas atitinka tam tikrus psichinės veiklos lygius. Jūsų galvos juosta naudos prietaisą, vadinamą elektroencefalograma arba EEG, kad atpažintų šias bangas, kai jūsų smegenys jas sukuria miego metu.

Norėdami sukurti „Sleep Reader“, prie galvos juostos turėsite prijungti kelis įrenginius. Pagrindiniai įrenginiai yra mikroprocesorius, kuris yra mažas kompiuteris; „Bluetooth“modulis, kuris yra mikroschema, leidžianti galvos raiščiui bendrauti su kompiuteriu; „NeoPixel“, kuri yra spalvą keičianti šviesa; EEG; ir baterija.

Visa sistema sukurta sujungiant kiekvieną įrenginį tam tikrose vietose per laidų sriegį. Jei neturite patirties naudojant šias temas, pamoką rasite čia. Siūlai surišti į spaustukus, kurie leidžia lengvai pritvirtinti ir nuimti „Flora“mikroprocesorių ir „Bluetooth“modulį. Vienas užtrauktuko galas eis į audinį, o kitas - į elektros prietaisą. Šių spragtelėjimų įgyvendinimo pamoką rasite čia.

Sukūrus sistemą, jai turi būti suteiktas kodas. Šis projektas specialiai naudoja „Arduino“kodą. Jei norite susipažinti su „Arduino“kodu, https://www.arduino.cc yra pilna naudingų vadovėlių. Norėdami įdiegti šiam projektui naudojamą kodą, turėsite atsisiųsti „Arduino“programą adresu https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Tai reikės papildyti „Flora“lenta, kurią rasite čia. Taip pat turėsite atsisiųsti keletą kitų bibliotekų, kad išplėstumėte mikroprocesoriaus galimybes; tai galima padaryti naudojant www.github.com. Būtinos bibliotekos yra:

• Greita Furjė transformacija (FFT)
• „Adafruit BLE“(„Bluetooth“)
• „Adafruit NeoPixel“

Galiausiai turėtumėte atsisiųsti „Adafruit Bluefruit LE Connect“programą į savo išmanųjį telefoną, kad galėtumėte naudoti su galvos juosta.

3 žingsnis: Sauga

Žmogaus kūnas gali atlaikyti tik ribotą elektros energijos poveikį, todėl naudojant elektroninius prietaisus reikia tinkamai rūpintis. Pagrindinis elektros saugos principas yra vengti, kad jūsų kūnas taptų elektros srovės tekėjimo grandine. Kai kurios bendros praktikos, kaip to išvengti, yra šios:

• Palieskite laidus ir kitas metalines grandines tik tada, kai maitinimas yra IŠJUNGTAS
• Naudokite įrankius su izoliuotomis rankenomis
• Kurdami grandinę stenkitės, kad vanduo nepatektų į darbo vietą
• Stenkitės kuo labiau dirbti viena ranka, o ne dviem, kad sumažintumėte elektros srovės tekėjimo per širdį riziką

Kitas rūpestis, kurį reikia žinoti kuriant grandinę, yra tai, kad elektros srovė gali uždegti degias medžiagas, todėl turite užtikrinti, kad laidai būtų visiškai prijungti prie grandinės. Priešingu atveju galite uždegti plaukus ar galvos apdangalą.

Įspėjimas: Ši galvos juosta nėra sertifikuotas medicinos prietaisas ir neturėtų būti naudojama neurologinėms ligoms diagnozuoti.

4 žingsnis: patarimai ir patarimai

Štai keletas patarimų, kurių reikia nepamiršti kuriant miego skaitytuvo galvos juostą:

• Įsitikinkite, kad laidžiojo sriegio galai neliečia vienas kito

• Jei prievadas nepasiekiamas „Arduino“, kai prijungiate mikrovaldiklį prie „Arduino“, atlikite šiuos veiksmus, kad įkeltumėte kodą:

  1. Kai mikrovaldiklis prijungtas, įkelkite kodą, laikydami nuspaudę mikrovaldiklio iš naujo nustatymo mygtuką
  2. Kai būsenos juosta persijungia iš kompiliavimo į įkėlimą, atleiskite nustatymo iš naujo mygtuką
  3. Kodas turėtų būti įkeltas, o prievadas dabar turėtų būti atpažintas
• Lituodami ant spaustukų, būkite atsargūs, kad nelituotumėte dviejų kaiščių kartu, kad nesutrumpintumėte jungimo. Multimetru galima patikrinti, ar tarp kaiščių buvo sukurtas ryšys
• Užsidėdami galvos juostą įsitikinkite, kad fiksatoriai lieka prijungti
• Įsitikinkite, kad „Bluetooth“modulis veikia duomenų, o ne komandų režimu
• Kai jūsų galvos juosta bus sukonstruota, norėsite įsitikinti, kad ji veiksmingai veikia! Kad signalas būtų geras, įsitikinkite, kad tarp elektrodų ir kaktos yra švarus kontaktas, nuvalydami dulkes, laisvus siūlus, plaukus ar kitus trikdžius.

5 žingsnis: pradėkite kurti savo grandinę

Dabar, kai jums buvo suteiktos tam tikros pagrindinės žinios ir saugos procedūros, esate pasiruošę sukurti valandinę galvos juostą. Atidžiai perskaitykite toliau pateiktas instrukcijas ir atkreipkite dėmesį į paveikslėliuose paliktas pastabas su tolesnėmis instrukcijomis.

6 žingsnis: grandinės schema

Aukščiau pateikta grandinės schema rodo sujungimus užbaigtoje grandinėje. Naudokite šią schemą kaip nuorodą, kad įsitikintumėte, jog jūsų grandinė yra tinkamai prijungta.

7 žingsnis: lydmetalis įsiskverbia į floros mikroprocesorių

Jei nepasirinkote nuorodos į pamoką, kaip naudoti spragtelėjimus „Paruošimo“veiksme, patikrinkite tai dabar. Šiuo metu spragtukus prijungsite prie mikroprocesoriaus ir „Bluetooth“modulio. Jūs nenorite sujaukti šios dalies, nes netvarkingas litavimo darbas gali sugadinti jūsų grandinę.

Mikroprocesoriui reikės užfiksuoti šiuos kaiščius:

• Visi 3 įžeminti (GND) kaiščiai
• Abu 3.3V maitinimo kaiščiai
• SCL #3
• RX #0
• TX #1
• Skaitmeninis kaištis #9

8 žingsnis: Lituoklis įsijungia į „Bluetooth“modulį

„Bluetooth“moduliui reikės užfiksuoti šiuos kaiščius:

• 3.3V galia
• TX
• RX
• GND

9 veiksmas: siuvami spaustukus į audinį, skirtą „Flora“mikroprocesoriui

Dabar ant audinio galite prisiūti kitą spaustukų galą. Būtinai naudokite „Bluetooth“modulį ir mikroprocesorių su pridedamais spaustukais, kad tinkamai sujungtumėte šiuos spaustukus!

10 veiksmas: siuvami spaustukus į „Bluetooth“modulio audinį

Dabar prisiūkite „Bluetooth“spaustukus.

11 veiksmas: prijunkite „Bluetooth“modulį prie „Flora“mikroprocesoriaus

Tada prijunkite „Bluetooth“modulį prie „Flora“mikroprocesoriaus, siūdami laidžius siūlus tarp atitinkamų kiekvieno įrenginio fiksatorių. Reikalingi šie kaiščių sujungimai:

1. „Bluetooth 3.3V“į 3,3V mikroprocesorių
2. „Bluetooth TX“į mikroprocesorių RX #0
3. „Bluetooth RX“į mikroprocesorių TX #1
4. „Bluetooth GND“į GND mikroprocesorių

12 veiksmas: prijunkite „Neo Pixel“prie „Flora MicroProcessor“

Prijunkite „Neo Pixel“prie mikroprocesoriaus taip:

1. NeoPixel LED į mikroprocesoriaus skaitmeninį kaištį #9
2. „NeoPixel“įžeminimas iki mikroprocesoriaus įžeminimo
3. „NeoPixel“galia - mikroprocesoriaus galia

13 veiksmas: prijunkite akumuliatorių prie „Flora“mikroprocesoriaus

Ši dalis yra svarbi; jums gali prireikti energijos šaltinio, kad viskas veiktų!

14 žingsnis: sukurkite EEG kabelį

Šis kabelis pagamintas naudojant EEG mikroschemą, 3 laidų elektrodo kabelį ir UC-E6 kabelį. EEG mikroschema turi būti tinkamai sulygiuota, kad galas su užrašu „EEG“būtų prijungtas prie elektrodo kabelio, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje.

15 veiksmas: prijunkite EEG prie „Flora“mikroprocesoriaus

Prijunkite EEG kabelį prie „Flora“mikroprocesoriaus. Aukščiau pateiktame paveikslėlyje yra nurodytos instrukcijos, rodančios tinkamus laidų prijungimo taškus. Bus atlikti šie ryšiai:

1. Raudona viela prie maitinimo
2. Juoda viela prie žemės
3. Violetinė viela prie SCL #3

16 žingsnis: įkiškite elektrodus į galvos juostą

Siuvinėkite elektrodus į galvos juostos vidų. Įsitikinkite, kad elektrodai yra tinkamoje padėtyje. Žvelgiant į galvos juostos vidų, raudonas elektrodas turi būti kairėje, baltas - viduryje, o juodas - dešinėje.

17 žingsnis: prisiūkite audinį ir dirželį prie galvos juostos

Dabar jūs baigėte savo galvos juostą! Oho!

18 veiksmas: įkelkite kodą

Dabar galite įkelti šį kodą į galvos apdangalą, kad suteiktumėte jam minčių skaitymo galimybes!

19 veiksmas: prijunkite galvos juostą prie telefono

Atidarykite „Adafruit Bluefruit LE Connect“programą ir prijunkite telefoną prie „Adafruit Bluefruit LE“.

20 veiksmas: užsidėkite galvos juostą ir rinkite duomenis

Dabar galite užsidėti galvos apdangalą ir jį išbandyti! „Adafruit Bluefruit LE Connect“programoje galite pasirinkti „UART“, kad peržiūrėtumėte duomenis, kurie yra.

21 veiksmas: eksportuokite duomenis iš telefono į kompiuterį

Surinkę duomenis, galite eksportuoti duomenis keliais failų formatais. Rekomenduojame jį eksportuoti kaip.txt failą analizei „Excel“.

22 žingsnis: duomenų analizė

Pateikiame grafiko, kurį galite padaryti, vizualizuodami ir interpretuodami galvos juostos duomenis, pavyzdį. Turime pažymėtus delta, teta, alfa ir beta diapazonus, kad parodytume, į kokį diapazoną patenka kiekvienas taškas.

23 žingsnis: Kitos idėjos

Baigę miego skaitytuvo galvos juostą, nedvejodami ištirkite kai kuriuos dizaino pakeitimus. Galbūt pabandykite modifikuoti kodą, kad jis automatiškai rinktų duomenis ir sugeneruotų ataskaitą, kuri įvertintų vartotojo miego įpročius. Arba galite prijungti laikrodį realiuoju laiku, kad galėtumėte stebėti tikslų nakties laiką, kai vartotojas užmiega, pereina į gilaus miego ir REM miego režimą ir pabunda. Galbūt jus domina miego pokalbio įrašymas, tokiu atveju galite įtraukti garso įrašymo įrenginį, kuris įjungiamas, kai vartotojas pasiekia REM miego režimą. Galimybės beribės!

24 žingsnis: pripažinimas

Keturios šio projekto kodo transformacijos dalis naudojo kodą, paskelbtą šiame „Norwegian Creations“puslapyje. Be to, kodo „NeoPixel“dalis nurodė „Adafruit“pateiktus pavyzdžius.