Ručný monitor zaostrovania EEG: 32 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Životné nároky na vysokú školu sa zameriavajú na triedy, úlohy a projekty. Mnohým študentom je v týchto časoch ťažké sústrediť sa, a preto je monitorovanie a porozumenie vašej schopnosti zamerať sa tak dôležité. Vytvorili sme zariadenie na biosenzor, ktoré meria vaše mozgové vlny, aby zmeralo vašu úroveň zaostrenia a zobrazilo údaje, ktoré môžete vidieť. Skratka „EEG“znamená elektroencefalograf, čo znamená, že ide o stroj používaný na zaznamenávanie elektrickej aktivity v mozgu.

Tento biosenzor vyžaduje vstup signálu EEG a stlačenie prsta na obrazovke, aby sa vytvoril graf frekvencie a extrahovateľné údaje (voliteľné), ktoré je možné skopírovať do programu Excel.

Zrieknutie sa zodpovednosti: Tento biosenzor NIE je zdravotníckou pomôckou.

Zásoby

• Arduino Uno (23 dolárov)
• Breadboard (5,50 dolára)
• 2,8 "dotykový štít TFT pre Arduino s odporovým dotykovým displejom (34,95 dolárov)
• Drôty (0,95 dolára)
• EEG Bitalino (40,79 dolárov)
• Elektródy (9,13 dolárov)
• Trojvodičové príslušenstvo (21,48 dolárov)
• Alkoholové tampóny (4,65 USD) (voliteľné)
• 9V batéria (2,18 dolárov)
• 9V držiak batérie (1,69 dolára)
• Kábel USB 2.0, typ A/B (3,95 USD)

• Nástroje

  • Stripper (6,26 dolárov)
  • Náramok do vlasov / slúchadlá na zaistenie káblov nad hlavou (voliteľné)

Celkové náklady: 142 dolárov (v závislosti od kolísania cien)

Krok 1: Predpoklady

• Niektoré základné znalosti o tom, ako sa čítajú mozgové vlny, by síce pomohli porozumieť grafu, ale nie sú nevyhnutné.

  Toto je dobrý zdroj niektorých základných základných informácií.

• Na získanie nášho kódu by ste tiež potrebovali prístup na webovú stránku GitHub.
• Budete si musieť stiahnuť aplikáciu Arduino.

Krok 2: Bezpečnostné opatrenia

• Pri úprave obvodu skontrolujte, či obvod nie je napájaný (batéria je vypnutá, USB nie je zapojené).
• Zaistite, aby v blízkosti neboli žiadne tekutiny, ktoré by sa mohli vyliať na obvod.
• UPOZORNENIE: Toto NIE JE zdravotnícky prístroj a nemá rovnakú presnosť. Ak potrebujete urobiť štúdiu o mozgových vlnách, použite správny EEG.
• Pri práci s obvodom alebo biosenzorom udržujte ruky suché.

Krok 3: Rady a tipy

Riešenie problémov

• Uistite sa, že sú vaše vodiče pripojené k správnym kolíkom. Ak nie, objaví sa nezrozumiteľné čítanie.
• Keď zapojíte obrazovku, uistite sa, že ste nezmestili všetko o jeden kolík nižšie (ak si všimnete, že niektorý z pinov obrazovky nie je pripojený, prečo)
• Uistite sa, že ste BITalino zapojili správne (podľa loga a znaku EEG, ako je vidieť v pokynoch)
• Uistite sa, že je obrazovka správne zapojená do takej miery, že kov kolíkov už nie je viditeľný.
• Ak sa kód nedá skompilovať a nedokážu nájsť konkrétnu knižnicu, uistite sa, že máte nainštalované všetky spomínané knižnice.

Prehľady

Nezabudnite skrátiť priestor, ktorý potrebujete na odizolovanie drôtu, než ho skrátite

• Pred priložením elektród na čelo sa najskôr uistite, že ste ich umyli a vysušili alebo použite alkoholový tampón na zníženie impedancie.
• Použitie Arduino Mega by poskytlo ďalšie analógové a digitálne piny, čo by znamenalo, že by ste nepotrebovali „zdieľať“piny medzi vodičmi a obrazovkou, ako to robíme v tomto modeli.

Krok 4: Veda za zariadením

Váš mozog produkuje rôzne frekvencie elektrických signálov v závislosti od úrovne vášho vedomia/zamerania. Vytvára gama vlny (32-100 Hz), keď je extrémne zameraný na úlohu, spracovanie informácií alebo učenie. Keď ste ostražití, premýšľate alebo ste nadšení, vytvára beta vlny (13-32 Hz). Alfa vlny (8-13 Hz) sa vytvárajú, ak ste fyzicky a duševne uvoľnení. Theta vlny (4-8 Hz) sa vyskytujú počas hlbokej meditácie alebo spánku REM (rýchly pohyb očí). Delta vlny (<4 Hz) sa vyskytujú počas hlbokého spánku bez snov.

Náš senzor vám dá vedieť, koľko z každej vlny je prítomných, čo vám umožní zmerať vašu úroveň zaostrenia. Detekuje iba vlnové dĺžky od 0 Hz do 59 Hz, čo je rozsah, v ktorom sa vyskytuje väčšina mozgových vĺn.

Ak dávate prednosť videonávodu, tu je dobré video, ktoré si môžete pozrieť.

V našom úvodnom videu sme hovorili o Fast Fourierovej transformácii. Toto video vysvetľuje, čo to je.

Krok 5: Odizolujte a odstrihnite drôty

Na dosiahnutie najlepších výsledkov budete potrebovať 3 kusy dlhé najmenej 5 palcov.

Ak ste predtým neodizolovali drôt, tu je jednoduchý návod.

Tip: Keď striháte drôt, ponechajte priestor na odizolovanie drôtu.

Krok 6: Smyčka jeden koniec každého drôtu

Cieľom tu je vytvoriť slučku na jednom konci odkrytej časti drôtu. Táto slučka by mala byť približne rovnaká ako piny pod dotykovým štítom TFT alebo by mala byť o niečo väčšia.

Krok 7: Nájdite zodpovedajúce piny pod obrazovkou

Porovnajte Arduino Uno a spodnú stranu obrazovky, aby ste identifikovali zodpovedajúce piny pre 3,3 V, GND a A5.

Tip: Ak sa pozriete pozorne, môžete vidieť červené kruhy na obrázku, ktoré krúžia okolo kolíkov záujmu.

Krok 8: Pripojte vodiče k kolíkom dotykového štítu TFT

Vytvorené slučky pripevnite na kolíky TFT Touch Shield, ktoré zodpovedajú 3,3V výstupu, analógovému kolíku GND a A5 na Arduine.

Tip: Ak si nie ste istí, ku ktorým ho máte pripojiť, môžete použiť tie, ktoré sú zobrazené na obrázku vyššie.

Krok 9: Utiahnite drôtené slučky

Stlačením kovovej časti drôtenej slučky ju utiahnite. To zabezpečí lepšie spojenie.

Krok 10: Pripojte dotykový štít TFT

Prstami zaistite vodiče na ich miestach a prevráťte dotykový štít TFT. Pripojte ho k Arduinu.

Krok 11: Zapojte vodiče do Breadboardu

Pripojte

• 3,3 V vodič do stĺpca + na doske.
• GND drôt do - stĺpca na doske.
• Drôt A5 do ľubovoľného radu na doske na chlieb.

Tip: Káble, ktoré vidíte vedené po obrazovke, slúžia na ilustračné účely. Rozhodli sme sa viesť káble pod obrazovku, pretože drôty, ktoré sme mali, boli príliš krátke.

Krok 12: Pripojte svoje 3-zvodové príslušenstvo

Pripojte trojvodičové príslušenstvo k senzoru BITalino EEG. Zapojte ho na stranu, ktorá je označená „EEG“.

Krok 13: Pripojte svoj snímač EEG k drôtu

Pripojte svoj drôtový snímač EEG na boku s logom BITalino.

Krok 14: Pripojte EEG k Breadboardu

Pripojte druhý koniec drôtov k doske, ako je znázornené na obrázku.

• Pripojte červený vodič k stĺpiku + na nepájivom poli
• Pripojte čierny vodič k - stĺpiku nepájivej dosky
• Pripojte fialový vodič k radu pomocou drôtu z kolíka A5.

Krok 15: Prilepte si elektródy na čelo

Odlepte elektródy a prilepte ich na čelo, ako je vidieť na obrázku.

Krok 16: Pripojte sa

Staňte sa jedným z obvodov tým, že konce trojvodičového príslušenstva spojíte s elektródami na čele. Kovový bit na elektróde by mal pekne zapadnúť do otvorov 3-zvodového príslušenstva.

Nezáleží na tom, ktoré vedenie ide na ktorú elektródu, pokiaľ je biela v strede.

Krok 17: Zaistite vodiče (voliteľné)

Ak nechcete, aby vám drôty bránili vo výhľade, vráťte ich nad hlavu a niečím ich zaistite. Na to som sa rozhodol použiť slúchadlá.

Krok 18: Vložte 9V batériu do batérie

Vložte 9V batériu do batérie.

Krok 19: Pripojte 9V batériu

Pripojte 9V batériu do portu zobrazeného na obrázku. Keď to urobíte, batériu vypnite.

Krok 20: Získajte kód z Githubu

• Prejdite na tento odkaz:
• Kliknite na súbor Hand_Held_EEG.ino. Skopírujte a prilepte kód do okna Arduino.

Prípadne môžete kliknúť na zelené tlačidlo „klonovať alebo stiahnuť“, uložiť ho ako zip, potom rozbaliť súbor a otvoriť ho

Krok 21: Stiahnite si príslušné knižnice

Keď sa pokúsite skompilovať kód, zobrazí sa výzva na vyhľadanie konkrétnych knižníc.

• Prejdite na nástroje> Spravovať knižnice
• Do vyhľadávacieho panela zadajte požadovanú knižnicu. Stiahnite si ten, ktorý najviac zodpovedá požadovanej knižnici.

• Toto sú knižnice, ktoré budete potrebovať:

  • arduinoFFT.h
  • Adafruit_GFX.h
  • SPI.h
  • Wire.h
  • Adafruit_STMPE610.h
  • Adafruit_ILI9341.

Prípadne si môžete stiahnuť knižnice z týchto odkazov. a skopírujte ich do priečinka knižníc.

Arduino FFT:

SPI:

Drôt:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

Krok 22: Pripojte Arduino UNO k počítaču

Pripojte Arduino UNO k počítaču pomocou kábla USB.

Krok 23: Nahrajte kód

Stlačte tlačidlo nahrávania v okne Arduino, ako je znázornené v červenom kruhu na obrázku vyššie. Počkajte na dokončenie nahrávania.

Krok 24: Konečný produkt

Odpojte kábel USB a máte hotový výrobok! Jediné, čo musíte urobiť, je zapnúť batériu a klepnutím na obrazovku začať zbierať údaje!

Čím viac hrotov vidíte na ľavej strane, tým je úroveň zaostrenia nižšia.

Krok 25: Diagram EAGLE

Hore je diagram EAGLE. Štítok TFT Touch Shield, snímač EEG a 9V batéria sú označené. Arduino UNO už má vytlačený vlastný štítok.

9V batéria má kladný koniec spojený s 5V kolíkom a záporný koniec je spojený s kolíkom GND Arduino Uno.

Senzor EEG má kolík VCC pripojený k kolíku 3 V, kolík GND ku kolíku GND a kolík REF k kolíku A5 Arduino Uno.

TFT Touch Shield je pripojený ku všetkým kolíkom Arduino Uno.

Krok 26: Čítanie údajov

V kroku 4 bol diagram ukazujúci, aké frekvencie mozgových vĺn zodpovedajú ktorej úrovni vedomia/zamerania. Náš graf je na stupnici 10 Hz na štvorec. Ak teda vidíte vrchol na konci 2. štvorca (ako na obrázku). To znamená, že existuje väčšina mozgových vĺn pri 20 Hz. To naznačuje beta vlny, čo znamená, že človek je hore a sústredený.

Krok 27: Otvorenie sériového monitora (voliteľné)

Otvorte sériový monitor na karte nástrojov vľavo hore.

Alebo môžete stlačiť Ctrl+Shift+M

Krok 28: Vykonajte čítanie na sériovom monitore (voliteľné)

Keď je arduino zapojené do počítača, čítajte údaje na dotykovom displeji.

Krok 29: Skopírujte svoje výsledky (voliteľné)

Kliknutím na Sériový monitor, CTRL+A a potom CTRL+C skopírujte všetky údaje.

Krok 30: Prilepte výsledky do textového dokumentu. (Voliteľné)

Otvorte textový dokument, napríklad Poznámkový blok, a stlačením klávesov CTRL+V prilepte výsledky.

Krok 31: Uložte výsledky ako súbor.txt. (Voliteľné)

Tento kód je potom možné exportovať do softvéru, akým je napríklad program Excel, a analyzovať údaje.

Krok 32: Ďalšie nápady

• Zariadenie, ktoré vás prebudí, keď stratíte pozornosť, môžete vytvoriť pridaním vibračného motora a nejakého kódu, ktorý motor aktivuje, ak detekuje mozgové vlny pod určitou frekvenciou (podobne ako vibruje Fitbit).
• Pridanie funkcií karty SD vám umožní ukladať údaje a spracovávať ich inými spôsobmi prostredníctvom aplikácií, ako je Microsoft Excel.