Sleep Reader Headband: 24 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Naisip mo ba kung paano ka natutulog sa gabi? Sinusubaybayan ng mga aparato tulad ng FitBit ang pagtulog sa pamamagitan ng pag-aaral ng iyong paggalaw sa buong gabi, ngunit hindi nila matingnan kung ano ang ginagawa ng iyong utak.

Matapos ang isang semestre ng pag-alam tungkol sa medikal na instrumento, ang aming klase ay hinamon sa gawain na lumikha ng isang naisusuot na aparato upang masukat ang ilang biological variable. Pinili namin ng aking kasosyo na bumuo ng isang headband na maaaring tumingin sa ginagawa ng iyong utak habang natutulog. Binabasa ng headband ang mga signal ng alon ng utak upang subaybayan ang mga pattern ng pagtulog. Kinikilala nito kung paano ang alon ng utak ng gumagamit ay umuunlad sa pamamagitan ng mga yugto ng alpha, beta, gamma, at delta sa gabi. Ang data ay maaaring i-export at pag-aralan sa Excel.

Nabanggit din ba natin ang istilo nito?

Hakbang 1: Mga Materyales at Tool

Upang maitayo ang Sleep Reader Headband, kakailanganin mo ang mga sumusunod na materyales:

1. Headband (isang PANITING Sportline Headband ang ginamit para sa proyektong ito)
2. Adafruit Flora Microcontroller
3. Ang Flora Wearable Bluefruit LE Module
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Snaps
6. Konduktibong Thread
7. Mga wire
8. Thread
9. Battery Pack
10. Bitalino EEG na may UC-E6 Cable at 3-Lead Electrode Cable
11. Tela
12. Elastic strap

Ang mga sumusunod na tool ay tutulong sa iyo sa pagbuo ng headband:

1. Pananahi ng panahi
2. Gunting
3. Mga striper ng wire
4. Panghinang na bakal at tagapuno ng metal

Hakbang 2: Paghahanda

Bago itayo ang iyong Sleep Reader Headband, maglaan ng kaunting oras upang malaman ang tungkol sa mga alon ng utak at ilang pangunahing circuitry. Sa loob ng utak, ang mga espesyal na selula na kilala bilang mga neuron ay nagkukubli ng iba't ibang mga aktibidad sa loob ng katawan. Pinapatakbo ng mga neuron na ito ang palabas sa pamamagitan ng pagpapadala ng maliit na mga signal ng elektrisidad na tumutukoy sa mga alon. Ang utak ay kilala upang makabuo ng apat na magkakaibang uri ng alon - alpha, beta, theta, at delta. Ang mga alon na ito ay makikilala ng mga tukoy na saklaw ng mga frequency, at ang bawat saklaw ay tumutugma sa ilang mga antas ng aktibidad sa pag-iisip. Gumagamit ang iyong headband ng isang aparato na tinatawag na electroencephalogram, o EEG, upang makilala ang mga alon na ito habang ginagawa ng iyong utak ang mga ito habang natutulog.

Upang magawa ang iyong Sleep Reader, kakailanganin mong i-wire ang ilang mga aparato sa headband. Ang mga pangunahing aparato ay isang microprocessor, na kung saan ay isang maliit na computer; isang module ng Bluetooth, na kung saan ay isang maliit na tilad na nagpapahintulot sa headband na makipag-usap sa iyong computer; isang NeoPixel, na kung saan ay isang ilaw na nagbabago ng kulay; isang EEG; at isang baterya.

Ang kumpletong system ay binuo sa pamamagitan ng pagkonekta ng bawat aparato nang magkasama sa mga tukoy na lokasyon sa pamamagitan ng conductive thread. Kung wala kang anumang karanasan sa paggamit ng mga thread ng isang tutorial ay magagamit dito. Ang mga thread ay nakatali sa mga snap na nagbibigay-daan sa iyo upang madaling maglakip at alisin ang Flora microprocessor at ang module ng bluetooth. Ang isang dulo ng iglap ay mapupunta sa tela at ang isa pa ay papunta sa isang de-koryenteng aparato. Ang isang tutorial para sa pagpapatupad ng mga snaps na ito ay magagamit dito.

Matapos mabuo ang system, dapat itong magbigay ng isang code. Partikular na ginagamit ng proyektong ito ang Arduino code. Kung nais mong pamilyar ang iyong sarili sa Arduino code, ang https://www.arduino.cc ay puno ng mga kapaki-pakinabang na tutorial. Upang maipatupad ang ginamit na code para sa proyektong ito, kakailanganin mong i-download ang Arduino app sa https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Kailangan itong dagdagan ng Flora board, magagamit dito. Kakailanganin mo ring mag-download ng kaunting iba pang mga aklatan upang mapalawak ang mga kakayahan ng iyong microprocessor; magagawa ito gamit ang www.github.com. Ang mga kinakailangang aklatan ay:

• Mabilis na Fourier Transform (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Panghuli, dapat mong i-download ang Adafruit Bluefruit LE Connect App sa iyong smart phone para magamit sa headband.

Hakbang 3: Kaligtasan

Ang katawan ng tao ay makatiis lamang ng limitadong pagkakalantad sa kuryente, kaya kinakailangan ng wastong pangangalaga kapag gumagamit ng mga elektronikong aparato. Ang pangunahing prinsipyo ng kaligtasan ng elektrisidad ay upang maiwasan ang paggawa ng iyong katawan ng isang landas para sa daloy ng kuryente sa pamamagitan ng pinalakas na circuit. Ang ilang mga pangkalahatang kasanayan upang maiwasan ito ay:

• Mga touch wires lamang at iba pang mga metal circuitry habang NAKA-OFF ang kuryente
• Gumamit ng mga tool na may insulated na hawakan
• Sikaping layuan ang tubig mula sa lugar ng pinagtatrabahuhan kapag itinatayo ang iyong circuit
• Subukang magtrabaho sa isang kamay sa halip na dalawa hangga't maaari upang mabawasan ang peligro ng kasalukuyang kuryente na dumadaloy sa iyong puso

Ang isa pang pag-aalala na dapat magkaroon ng kamalayan kapag nagtatayo ka ng circuit ay ang kasalukuyang kuryente na maaaring mag-apoy ng mga nasusunog na materyales, kaya dapat mong tiyakin na ang mga wire ay ganap na konektado sa circuit. Kung hindi man, maaari mong sunugin ang iyong buhok o ang headband sa apoy.

Babala: Ang headband na ito ay hindi isang sertipikadong medikal na aparato, at hindi dapat gamitin para sa pagsusuri ng mga kundisyon ng neurological.

Hakbang 4: Mga Pahiwatig at Tip

Narito ang ilang mga tip na dapat tandaan habang binubuo mo ang iyong Sleep Reader Headband:

• Siguraduhin na ang mga dulo ng kondaktibo na thread ay hindi hawakan bawat isa pagkatapos mong itali ang mga ito

• Kung ang port ay hindi magagamit sa Arduino kapag ikinonekta mo ang micro controller sa Arduino, gawin ang mga sumusunod na hakbang upang mai-upload ang iyong code:

  1. Habang nakakonekta ang micro controller, i-upload ang code habang pinipigilan ang reset button sa microcontroller
  2. Kapag lumipat ang status bar mula sa pag-iipon sa pag-upload, bitawan ang pindutan ng pag-reset
  3. Dapat mag-upload ang code at dapat na makilala ang port ngayon
• Kapag ang paghihinang sa mga snap, mag-ingat upang maiwasan ang paghihinang ng dalawang mga pin nang magkasama upang hindi mo maikli ang iyong circuit. Maaaring magamit ang isang multimeter upang subukan kung ang isang koneksyon ay nilikha sa pagitan ng mga pin
• Siguraduhin na ang mga snap ay mananatiling konektado kapag inilalagay ang headband
• Siguraduhin na ang module ng bluetooth ay nasa mode ng data at hindi mode ng pag-utos
• Kapag na-build ang iyong headband, gugustuhin mong matiyak na gumagana ito nang epektibo! Upang makamit ang isang magandang senyas, tiyaking mayroon kang malinis na pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga electrode at iyong noo sa pamamagitan ng pagpahid ng alikabok, maluwag na mga thread, buhok, o iba pang mga pagkagambala.

Hakbang 5: Simulang Buuin ang Iyong Circuit

Ngayong nasangkapan ka na sa ilang mga background na kaalaman at mga pamamaraan sa kaligtasan, handa ka nang bumuo ng isang oras na headband. Basahing mabuti ang mga sumusunod na tagubilin at pansinin ang mga natitirang puna sa mga imahe na may karagdagang mga tagubilin.

Hakbang 6: Diagram ng Circuit

Ipinapakita ng diagram ng circuit sa itaas ang mga koneksyon sa nakumpleto na circuit. Gamitin ang diagram ng circuit na ito bilang isang sanggunian upang matiyak na ang iyong circuit ay na-wire nang maayos.

Hakbang 7: Ang Solder Snaps Sa Flora Microprocessor

Kung hindi mo nakita ang link sa tutorial kung paano gamitin ang mga snap sa hakbang na "Paghahanda", suriin ito ngayon. Sa puntong ito ikokonekta mo ang mga snap sa microprocessor at module ng bluetooth. Hindi mo nais na guluhin ang bahaging ito dahil ang isang magulo na solder na trabaho ay maaaring sirain ang iyong circuit.

Mangangailangan ang microprocessor ng mga snap sa mga sumusunod na pin:

• Lahat ng 3 ground (GND) na mga pin
• Parehong 3.3V power pin
• SCL # 3
• RX # 0
• TX # 1
• Digital Pin # 9

Hakbang 8: Nag-snack ang Solder Sa Bluetooth Module

At mangangailangan ang module ng bluetooth ng mga snap sa mga pin na ito:

• 3.3V lakas
• TX
• RX
• GND

Hakbang 9: Tumahi ng Mga Snaps Sa Tela para sa Flora Microprocessor

Ngayon ay maaari mong tahiin ang iba pang mga dulo ng mga snap papunta sa tela. Siguraduhing gamitin ang module ng bluetooth at microprocessor kasama ang kanilang mga nakakabit na snaps upang maipila nang maayos ang mga snap na ito!

Hakbang 10: Tumahi ng Mga Snaps Sa Tela para sa Module ng Bluetooth

Tumahi ngayon sa mga snap para sa Bluetooth.

Hakbang 11: Wire Bluetooth Module sa Flora Microprocessor

Susunod na ikonekta ang module ng Bluetooth sa Flora Microprocessor sa pamamagitan ng pagtahi ng conductive thread sa pagitan ng kani-kanilang mga snap para sa bawat aparato. Ang mga sumusunod na koneksyon sa pin ay kinakailangan:

1. Bluetooth 3.3V sa Microprocessor 3.3V
2. Ang Bluetooth TX sa Microprocessor RX # 0
3. Ang Bluetooth RX sa Microprocessor TX # 1
4. Ang Bluetooth GND sa Microprocessor GND

Hakbang 12: Wire Neo Pixel sa Flora MicroProcessor

Ikonekta ang Neo Pixel sa microprocessor sa sumusunod na paraan:

1. Ang NeoPixel LED In sa Microprocessor Digital Pin # 9
2. NeoPixel Ground sa Microprocessor Ground
3. Lakas ng NeoPixel sa Lakas ng Microprocessor

Hakbang 13: Wire Battery Pack sa Flora Microprocessor

Ang bahaging ito ay uri ng kahalagahan; maaaring kailanganin mo ang isang mapagkukunan ng kapangyarihan upang gumana ang lahat!

Hakbang 14: Bumuo ng EEG Cable

Ang cable na ito ay itinayo gamit ang EEG chip, 3-lead electrode cable, at UC-E6 cable. Ang chip ng EEG ay dapat na maayos na nakahanay upang ang dulo na mabasa na "EEG" ay konektado sa electrode cable, tulad ng ipinakita sa imahe sa itaas.

Hakbang 15: Wire EEG kay Flora Microprocessor

Ikonekta ang EEG cable sa Flora microprocessor. Ang imahe sa itaas ay may label na may mga tagubilin upang maipakita ang wastong mga puntos upang ikonekta ang iyong mga wire. Ang mga sumusunod na koneksyon ay gagawin:

1. Red wire sa kapangyarihan
2. Itim na kawad sa lupa
3. Lila wire sa SCL # 3

Hakbang 16: Stitch Electrodes Sa Headband

Tahiin ang mga electrode sa loob ng headband. Siguraduhin na ang mga electrodes ay nakalagay sa tamang posisyon. Sa pagtingin sa loob ng headband, ang pulang elektrod ay dapat na lugar sa kaliwa, ang puting elektrod ay dapat na nasa gitna, at ang itim na elektrod ay dapat na nasa kanan.

Hakbang 17: Tumahi ng tela at Strap sa Headband

Ngayon nakumpleto mo na ang iyong headband! Woohoo!

Hakbang 18: I-upload ang Code

Ngayon ay maaari mong i-upload ang code na ito sa iyong headband upang bigyan ito ng mga kakayahan sa pagbabasa ng isip!

Hakbang 19: Ikonekta ang Headband sa Telepono

Buksan ang Adafruit Bluefruit LE Connect App at ikonekta ang iyong telepono sa iyo Adafruit Bluefruit LE.

Hakbang 20: Ilagay sa Headband at Kolektahin ang Data

Ngayon ay maaari mong ilagay sa iyong headband at subukan ito! Maaari mong piliin ang "UART" sa Adafruit Bluefruit LE Connect app upang matingnan ang data sa pagdating nito.

Hakbang 21: I-export ang Data Mula sa Telepono patungo sa Computer

Kapag nakolekta ang iyong data, maaari mong i-export ang data sa maraming mga format ng file. Inirerekumenda namin na i-export ito bilang isang.txt file para sa pagtatasa sa Excel.

Hakbang 22: Pagsusuri sa Data

Narito ang isang halimbawa ng uri ng grap na maaari mong gawin upang mailarawan at mabigyan ng kahulugan ang data mula sa iyong headband. Mayroon kaming mga saklaw na delta, theta, alpha, at beta na minarkahan upang ipakita kung aling saklaw ang bawat punto ay nahuhulog sa loob.

Hakbang 23: Karagdagang Mga Ideya

Matapos mong makumpleto ang iyong Sleep Reader Headband, huwag mag-atubiling galugarin ang ilang mga pagbabago sa disenyo. Siguro subukang baguhin ang code upang awtomatikong kolektahin ang data at makabuo ng isang ulat na tinatasa ang mga pattern ng pagtulog ng gumagamit. O maaari mong ikonekta ang isang real-time na orasan upang subaybayan ang eksaktong oras ng gabi kapag ang gumagamit ay nakatulog, umuusad sa pamamagitan ng mahimbing na pagtulog at pagtulog ng REM, at paggising. Marahil ay interesado ka sa pag-record ng talk sa pagtulog, kung saan maaari kang magsama ng isang audio recorder na naaktibo kapag ang gumagamit ay tumama sa pagtulog ng REM. Ang mga posibilidad ay walang katapusan!

Hakbang 24: Pagkilala

Ang ikaapat na bahagi ng pagbabago ng code para sa proyektong ito ay ginamit ang code na nai-post sa pahinang ito sa Mga Nilikha ng Norwegian. Gayundin, ang bahagi ng NeoPixel ng code ay sumangguni sa mga halimbawang ibinigay ng Adafruit.