סרט קורא שינה: 24 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

האם תהיתם פעם איך אתם ישנים בלילה? מכשירים כמו FitBit עוקבים אחר שינה על ידי ניתוח התנועה שלך לאורך כל הלילה, אך הם אינם יכולים להסתכל על מה שהמוח שלך עושה.

לאחר סמסטר של למידה על מכשור רפואי, הכיתה שלנו התמודדה עם המשימה ליצור מכשיר לביש למדידת משתנה ביולוגי כלשהו. אני ובן זוגי בחרנו לפתח סרט שיכול להסתכל על מה שהמוח שלך עושה בזמן שינה. סרט הראש קורא אותות גל מוח כדי לפקח על דפוסי שינה. הוא מזהה כיצד גלי המוח של המשתמש מתקדמים בשלבי אלפא, בטא, גמא ודלתא במהלך הלילה. לאחר מכן ניתן לייצא ולנתח את הנתונים ב- Excel.

הזכרנו גם שהוא מסוגנן?

שלב 1: חומרים וכלים

על מנת לבנות את סרט קורא השינה, תזדקק לחומרים הבאים:

1. סרט (שיטת HOTER Sportline שימשה לפרויקט זה)
2. בקר מיקרו Adafruit Flora
3. מודול LE Bluefruit לביש
4. פלורה RGB Neo Pixel LED
5. סנאפס
6. חוט מוליך
7. חוטים
8. פְּתִיל
9. מארז סוללות
10. Bitalino EEG עם כבל UC-E6 וכבל אלקטרודה תלת-עופרי
11. בד
12. רצועה אלסטית

הכלים הבאים יסייעו לך בבניית הסרט:

1. סיכת תפירה
2. מספריים
3. חשפניות חוטים
4. מלחם ומתכת מילוי

שלב 2: הכנה

לפני בניית סרט קורא השינה שלך, קח זמן ללמוד על גלי המוח ועל כמה מעגלים בסיסיים. בתוך המוח, תאים מיוחדים המכונים נוירונים מתזמרים פעילויות שונות בתוך הגוף. נוירונים אלה מפעילים את המופע על ידי שליחת אותות חשמליים קטנים הלובשים צורה של גלים. המוח ידוע כמייצר ארבעה סוגים שונים של גלים - אלפא, בטא, תטא ודלתא. ניתן להבחין בגלים אלה על ידי טווחי תדרים ספציפיים, וכל טווח מתכתב עם רמות מסוימות של פעילות נפשית. סרט הראש שלך ישתמש במכשיר הנקרא אלקטרואנצפלוגרמה, או EEG, כדי לזהות את הגלים הללו כאשר המוח שלך מייצר אותם במהלך השינה.

על מנת ליצור את קורא השינה שלך, יהיה עליך לחבר כמה מכשירים לסרט הראש. המכשירים העיקריים הם מיקרו -מעבד, שהוא מחשב קטן; מודול בלוטות ', שהוא שבב המאפשר לסרט הראש לתקשר עם המחשב שלך; NeoPixel, שהוא אור שמשנה צבעים; EEG; וסוללה.

המערכת השלמה בנויה על ידי חיבור כל מכשיר במקומות ספציפיים באמצעות חוט מוליך. אם לא הייתה לך ניסיון בשימוש בשרשורים אלה ניתן לקבל הדרכה כאן. החוטים נקשרים לסנאפים המאפשרים לך לצרף ולהסיר את המיקרו -מעבד Flora ואת מודול ה- Bluetooth בקלות. קצה אחד של הצמד ייכנס לתוך הבד וקצה אחר נכנס למכשיר חשמלי. ניתן למצוא כאן הדרכה ליישום מצלמות אלה.

לאחר בניית המערכת, יש לספק לה קוד. פרויקט זה משתמש במיוחד בקוד Arduino. אם ברצונך להכיר את קוד Arduino, https://www.arduino.cc מלא בהדרכות שימושיות. על מנת ליישם את הקוד המשמש לפרויקט זה, יהיה עליך להוריד את אפליקציית Arduino בכתובת https://www.arduino.cc/en/Main/Software. יהיה צורך להשלים את זה עם לוח פלורה, הזמין כאן. יהיה עליך גם להוריד קומץ ספריות אחרות כדי להרחיב את יכולות המיקרו -מעבד שלך; ניתן לעשות זאת באמצעות www.github.com. הספריות הדרושות הן:

• טרנספורמציה פורייה מהירה (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

לבסוף, עליך להוריד את אפליקציית Adafruit Bluefruit LE Connect לטלפון החכם שלך לשימוש עם סרט הראש.

שלב 3: בטיחות

גוף האדם יכול לעמוד רק בחשיפה מוגבלת לחשמל, ולכן יש צורך בטיפול הולם בעת שימוש במכשירים אלקטרוניים. העיקרון העיקרי של בטיחות חשמל הוא להימנע מהפיכת גופך לנתיב של זרם חשמלי לזרום במעגל המופעל. כמה שיטות כלליות להימנע מכך הן:

• גע רק בחוטים ובמעגלי מתכת אחרים בזמן שהחשמל כבוי
• השתמש בכלים עם ידיות מבודדות
• נסה להרחיק מים מאזור העבודה בעת בניית המעגל שלך
• נסה לעבוד ביד אחת במקום שתיים ככל האפשר כדי להפחית את הסיכון לזרימת זרם חשמלי בלבך

דאגה נוספת שיש לשים לב אליה בעת בניית מעגל היא שזרם חשמלי יכול להצית חומרים דליקים, לכן עליך לוודא כי חוטים מחוברים לחלוטין במעגל. אחרת, תוכל להבעיר את שיערך או את סרט הראש.

אזהרה: סרט זה אינו מכשיר רפואי מוסמך, ואין להשתמש בו לאבחון מצבים נוירולוגיים.

שלב 4: עצות וטיפים

להלן מספר טיפים שיש לזכור בעת בניית סרט קורא השינה שלך:

• וודא שקצות החוט המוליך אינם נוגעים זה בזה לאחר שקושרת אותם

• אם היציאה אינה זמינה ב- Arduino כאשר אתה מחבר את בקר המיקרו ל- Arduino, בצע את השלבים הבאים להעלאת הקוד שלך:

  1. בזמן שבקר המיקרו מחובר, העלה את הקוד תוך לחיצה ממושכת על לחצן האיפוס בבקר המיקרו
  2. כאשר שורת המצב עוברת מהרכבה להעלאה, שחרר את כפתור האיפוס
  3. הקוד צריך להעלות וכעת יש לזהות את היציאה
• בעת הלחמה על הצליפות, היזהר להימנע מהלחמה של שני סיכות יחד, כך שלא תקצר את המעגל. ניתן להשתמש במולטימטר כדי לבדוק אם נוצר חיבור בין סיכות או לא
• וודא כי הצמד להישאר מחובר בעת הנחת סרט הראש
• וודא כי מודול ה- Bluetooth נמצא במצב נתונים ולא במצב פקודה
• לאחר בניית סרט הראש שלך, תרצה לוודא שהוא פועל ביעילות! על מנת להשיג אות טוב, ודא שיש לך מגע נקי בין האלקטרודות למצח על ידי ניגוב אבק, חוטים רופפים, שיער או הפרעות אחרות.

שלב 5: התחל לבנות את המעגל שלך

כעת, לאחר שהצטיידת בכמה ידע רקע ונהלי בטיחות, אתה מוכן לבנות סרט ראש לשעה. קרא בעיון את ההוראות הבאות והבחין בהערות שנותרו על התמונות עם הוראות נוספות.

שלב 6: תרשים מעגלים

תרשים המעגל לעיל מציג את החיבורים במעגל שהושלם. השתמש בתרשים המעגלים הזה כהפניה כדי לוודא שהמעגל שלך מחובר כראוי.

שלב 7: הלחמת הצמדת למעבד הפלורה

אם לא בדקת את הקישור להדרכה כיצד להשתמש בסנאפים בשלב "הכנה", בדוק זאת כעת. בשלב זה תחבר את התצלומים למעבד המיקרו ומודול בלוטות '. אתה לא רוצה לבלבל את החלק הזה מכיוון שעבודת הלחמה מבולגנת יכולה להרוס את המעגל שלך.

המיקרו -מעבד ידרוש הצמדת הפינים הבאים:

• כל 3 סיכות הטחון (GND)
• שני סיכות החשמל 3.3V
• SCL #3
• RX #0
• TX #1
• סיכה דיגיטלית מספר 9

שלב 8: הצמדות הלחמה לתוך מודול Bluetooth

ומודול ה- Bluetooth ידרוש הצמדת סיכות אלה:

• כוח 3.3V
• TX
• RX
• GND

שלב 9: לתפור סניפים לתוך בדים עבור מעבד המיקרו פלורה

עכשיו אתה יכול לתפור את הקצה השני של הצריפים על הבד. הקפד להשתמש במודול בלוטות 'ובמיקרו -מעבד עם הצריפים המצורפים שלהם כדי ליישר את הצילומים האלה כראוי!

שלב 10: לתפור סניפים לתוך בד עבור מודול Bluetooth

עכשיו לתפור את הצליפות עבור Bluetooth.

שלב 11: חברו מודול Bluetooth למעבד פלורה

לאחר מכן חבר את מודול ה- Bluetooth למעבד Flora על ידי תפירת חוט מוליך בין הסנאפים המתאימים לכל מכשיר. יש צורך בחיבורי הפינים הבאים:

1. Bluetooth 3.3V למעבד 3.3V
2. Bluetooth TX למעבד RX #0
3. Bluetooth RX למעבד TX #1
4. Bluetooth GND למעבד GND

שלב 12: העבר את Neo Pixel לפלורה MicroProcessor

חבר את ה- Neo Pixel למעבד באופן הבא:

1. NeoPixel LED נכנס למיקרו -מעבד דיגיטלי מספר 9
2. קרקע NeoPixel לקרקע מעבד
3. NeoPixel Power לכוח מיקרו -מעבד

שלב 13: חבילת סוללות חוט למעבד פלורה

חלק זה הוא די חשוב; ייתכן שתזדקק למקור כוח בכדי לגרום להכל לעבוד!

שלב 14: בנה כבל EEG

כבל זה בנוי באמצעות שבב EEG, כבל אלקטרודה בעל 3 עופרות, וכבל UC-E6. שבב ה- EEG חייב להיות מיושר כראוי כך שהקצה שכתוב עליו "EEG" יתחבר לכבל האלקטרודה, כפי שמוצג בתמונה למעלה.

שלב 15: העבר את ה- EEG למעבד המיקרו פלורה

חבר את כבל ה- EEG למעבד המיקרו פלורה. התמונה למעלה מסומנת בהוראות להראות את הנקודות הנכונות לחיבור החוטים שלך. יתבצעו החיבורים הבאים:

1. חוט אדום לשלטון
2. חוט שחור לקרקע
3. חוט סגול ל- SCL #3

שלב 16: תפר אלקטרודות לתוך סרט הראש

לתפור את האלקטרודות לתוך החלק הפנימי של הסרט. ודא כי האלקטרודות ממוקמות במיקומים הנכונים. במבט על החלק הפנימי של סרט הראש, האלקטרודה האדומה צריכה להיות ממוקמת בצד שמאל, האלקטרודה הלבנה צריכה להיות באמצע, והאלקטרודה השחורה צריכה להיות מימין.

שלב 17: תפירת בד ורצועה לסרט

עכשיו סיימת את סרט הראש שלך! ווהו!

שלב 18: העלאת קוד

עכשיו אתה יכול להעלות את הקוד הזה לסרט הראש שלך כדי לתת לו יכולות קריאת מחשבות!

שלב 19: חבר את סרט הטלפון

פתח את אפליקציית Adafruit Bluefruit LE Connect וחבר את הטלפון שלך אליך Adafruit Bluefruit LE.

שלב 20: הרכיב סרט ראש ואסוף נתונים

עכשיו אתה יכול לשים את סרט הראש שלך ולבדוק אותו! אתה יכול לבחור "UART" באפליקציית Adafruit Bluefruit LE Connect כדי לצפות בנתונים כשהם נכנסים.

שלב 21: ייצא נתונים מהטלפון למחשב

לאחר איסוף הנתונים שלך, תוכל לייצא את הנתונים במספר פורמטים של קבצים. אנו ממליצים לייצא אותו כקובץ.txt לניתוח ב- Excel.

שלב 22: ניתוח נתונים

להלן דוגמה לסוג הגרף שתוכל להמחיש ולפרש את הנתונים מסרט הראש שלך. יש לנו את טווחי הדלתא, התטא, האלפא והבטא שכולם מסומנים כדי להראות לאיזה טווח כל נקודה נופלת.

שלב 23: רעיונות נוספים

לאחר שתסיים את סרט קורא השינה שלך, אל תהסס לחקור כמה שינויים בעיצוב. אולי נסה לשנות את הקוד כדי לאסוף את הנתונים באופן אוטומטי וליצור דוח שמעריך את דפוסי השינה של המשתמש. או שתוכל לחבר שעון בזמן אמת כדי לעקוב אחר השעה המדויקת של הלילה כשהמשתמש נרדם, מתקדם בשינה עמוקה ובשינת REM ומתעורר. אולי אתה מעוניין להקליט שיחות שינה, ובמקרה זה תוכל לכלול מקליט אודיו שמופעל כאשר המשתמש פוגע בשינה REM. האפשרויות אינסופיות!

שלב 24: הכרה

חלק הטרנספורמציה של הקוד של הפרויקט הזה השתמש בקוד שפורסם בדף זה על יצירות נורבגיות. כמו כן, חלק NeoPixel מהקוד התייחס לדוגמאות שמסרה Adafruit.