Bandeau Sleep Reader : 24 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Vous êtes-vous déjà demandé comment vous dormiez la nuit ? Des appareils comme FitBit suivent le sommeil en analysant vos mouvements tout au long de la nuit, mais ils ne peuvent pas regarder ce que fait votre cerveau.

Après un semestre d'apprentissage de l'instrumentation médicale, notre classe a été mise au défi de créer un appareil portable pour mesurer une variable biologique. Mon partenaire et moi avons choisi de développer un serre-tête qui peut regarder ce que fait votre cerveau pendant le sommeil. Le bandeau lit les signaux des ondes cérébrales pour surveiller les habitudes de sommeil. Il identifie la progression des ondes cérébrales de l'utilisateur à travers les phases alpha, bêta, gamma et delta pendant la nuit. Les données peuvent ensuite être exportées et analysées dans Excel.

Avons-nous mentionné son style aussi?

Étape 1: Matériaux et outils

Afin de construire le bandeau Sleep Reader, vous aurez besoin des matériaux suivants:

1. Bandeau (un bandeau HOTER Sportline a été utilisé pour ce projet)
2. Microcontrôleur Adafruit Flora
3. Module LE Bluefruit portable de Flora
4. Flora RVB Neo Pixel LED
5. Snaps
6. Fil conducteur
7. Fils
8. Fil
9. Batterie
10. Bitalino EEG avec câble UC-E6 et câble d'électrode à 3 dérivations
11. en tissu
12. Sangle élastique

Les outils suivants vous aideront à construire le bandeau:

1. Épingle à coudre
2. Ciseaux
3. Pince à dénuder
4. Fer à souder et métal d'apport

Étape 2: Préparation

Avant de construire votre bandeau Sleep Reader, prenez le temps de vous renseigner sur les ondes cérébrales et certains circuits de base. Dans le cerveau, des cellules spéciales appelées neurones orchestrent différentes activités dans le corps. Ces neurones font le show en envoyant de petits signaux électriques qui prennent la forme d'ondes. Le cerveau est connu pour produire quatre types d'ondes différents: alpha, bêta, thêta et delta. Ces ondes se distinguent par des plages de fréquences spécifiques, et chaque plage correspond à certains niveaux d'activité mentale. Votre bandeau utilisera un appareil appelé électroencéphalogramme, ou EEG, pour identifier ces ondes lorsque votre cerveau les produit pendant le sommeil.

Pour fabriquer votre Sleep Reader, vous devrez connecter quelques appareils au bandeau. Les principaux appareils sont un microprocesseur, qui est un petit ordinateur; un module Bluetooth, qui est une puce qui permet au bandeau de communiquer avec votre ordinateur; un NeoPixel, qui est une lumière qui change de couleur; un EEG; et une batterie.

Le système complet est construit en connectant chaque appareil ensemble à des emplacements spécifiques via un fil conducteur. Si vous n'avez jamais utilisé ces fils de discussion, un tutoriel est disponible ici. Les fils sont noués dans des boutons-pression qui vous permettent d'attacher et de retirer facilement le microprocesseur Flora et le module Bluetooth. Une extrémité du bouton-pression ira dans le tissu et une autre ira sur un appareil électrique. Un tutoriel pour implémenter ces snaps est disponible ici.

Une fois le système construit, il doit être doté d'un code. Ce projet utilise spécifiquement le code Arduino. Si vous souhaitez vous familiariser avec le code Arduino, https://www.arduino.cc regorge de tutoriels utiles. Afin d'implémenter le code utilisé pour ce projet, vous devrez télécharger l'application Arduino à l'adresse https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Celui-ci devra être complété par le plateau Flora, disponible ici. Vous devrez également télécharger une poignée d'autres bibliothèques pour étendre les capacités de votre microprocesseur; cela peut être fait en utilisant www.github.com. Les bibliothèques nécessaires sont:

• Transformée de Fourier rapide (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Enfin, vous devez télécharger l'application Adafruit Bluefruit LE Connect sur votre smartphone pour une utilisation avec le bandeau.

Étape 3: Sécurité

Le corps humain ne peut supporter qu'une exposition limitée à l'électricité, des soins appropriés sont donc nécessaires lors de l'utilisation d'appareils électroniques. Le principe de base de la sécurité électrique est d'éviter de faire de votre corps un chemin pour le passage du courant électrique dans le circuit alimenté. Certaines pratiques générales pour éviter cela sont:

• Ne touchez que les fils et autres circuits métalliques lorsque l'alimentation est coupée
• Utiliser des outils avec des poignées isolées
• Essayez de garder l'eau loin de la zone de travail lors de la construction de votre circuit
• Essayez de travailler avec une seule main au lieu de deux autant que possible pour réduire le risque de courant électrique circulant dans votre cœur

Une autre préoccupation à prendre en compte lors de la construction de votre circuit est que le courant électrique peut enflammer des matériaux inflammables, vous devez donc vous assurer que les fils sont complètement connectés dans le circuit. Sinon, vous pourriez allumer vos cheveux ou le bandeau en feu.

Avertissement: ce bandeau n'est pas un dispositif médical certifié et ne doit pas être utilisé pour le diagnostic de troubles neurologiques.

Étape 4: Trucs et astuces

Voici quelques conseils à garder à l'esprit lorsque vous construisez votre bandeau Sleep Reader:

• Assurez-vous que les extrémités du fil conducteur ne se touchent pas après les avoir noués

• Si le port n'est pas disponible dans Arduino lorsque vous connectez le microcontrôleur à Arduino, procédez comme suit pour télécharger votre code:

  1. Lorsque le microcontrôleur est connecté, téléchargez le code tout en maintenant enfoncé le bouton de réinitialisation du microcontrôleur
  2. Lorsque la barre d'état passe de la compilation au téléchargement, relâchez le bouton de réinitialisation
  3. Le code devrait être téléchargé et le port devrait maintenant être reconnu
• Lors de la soudure sur les boutons-pression, veillez à éviter de souder deux broches ensemble afin de ne pas court-circuiter votre circuit. Un multimètre peut être utilisé pour tester si une connexion a été créée ou non entre les broches
• Assurez-vous que les boutons-pression restent connectés lorsque vous mettez le bandeau
• Assurez-vous que le module bluetooth est en mode données et non en mode commande
• Une fois votre bandeau construit, vous voudrez vous assurer qu'il fonctionne efficacement ! Afin d'obtenir un bon signal, assurez-vous d'avoir un contact propre entre les électrodes et votre front en essuyant la poussière, les fils lâches, les cheveux ou d'autres interférences.

Étape 5: commencez à construire votre circuit

Maintenant que vous avez acquis des connaissances de base et des procédures de sécurité, vous êtes prêt à créer un bandeau horaire. Lisez attentivement les instructions suivantes et notez les commentaires laissés sur les images avec des instructions supplémentaires.

Étape 6: Schéma de circuit

Le schéma de circuit ci-dessus montre les connexions dans le circuit terminé. Utilisez ce schéma de circuit comme référence pour vous assurer que votre circuit a été correctement câblé.

Étape 7: la soudure s'enclenche dans le microprocesseur Flora

Si vous n'avez pas consulté le lien vers le didacticiel sur l'utilisation des snaps à l'étape "Préparation", consultez-le maintenant. À ce stade, vous connecterez les snaps au microprocesseur et au module Bluetooth. Vous ne voulez pas gâcher cette partie car un travail de soudure salissant peut ruiner votre circuit.

Le microprocesseur nécessitera des boutons-pression sur les broches suivantes:

• Les 3 broches de masse (GND)
• Les deux broches d'alimentation 3,3 V
• SCL #3
• Réception #0
• Émission #1
• Broche numérique #9

Étape 8: la soudure s'enclenche dans le module Bluetooth

Et le module bluetooth nécessitera des snaps sur ces broches:

• Puissance de 3,3 V
• Émission
• Réception
• GND

Étape 9: coudre des boutons-pression dans le tissu pour le microprocesseur Flora

Vous pouvez maintenant coudre l'autre extrémité des boutons-pression sur le tissu. Assurez-vous d'utiliser le module Bluetooth et le microprocesseur avec leurs boutons-pression attachés pour aligner correctement ces boutons-pression !

Étape 10: Cousez les boutons-pression dans le tissu pour le module Bluetooth

Maintenant, cousez les boutons-pression pour le Bluetooth.

Étape 11: câbler le module Bluetooth au microprocesseur Flora

Connectez ensuite le module Bluetooth au microprocesseur Flora en cousant du fil conducteur entre les boutons-pression respectifs de chaque appareil. Les connexions de broches suivantes sont nécessaires:

1. Bluetooth 3.3V vers Microprocesseur 3.3V
2. Bluetooth TX vers microprocesseur RX #0
3. Bluetooth RX vers microprocesseur TX #1
4. GND Bluetooth vers GND du microprocesseur

Étape 12: câblez Neo Pixel au microprocesseur Flora

Connectez le Neo Pixel au microprocesseur de la manière suivante:

1. NeoPixel LED In à la broche numérique du microprocesseur #9
2. Terre NeoPixel à la terre du microprocesseur
3. Puissance NeoPixel à la puissance du microprocesseur

Étape 13: Câblez la batterie au microprocesseur Flora

Cette partie est assez importante; vous pourriez avoir besoin d'une source d'énergie pour que tout fonctionne !

Étape 14: Construire le câble EEG

Ce câble est construit à l'aide de la puce EEG, d'un câble d'électrode à 3 broches et d'un câble UC-E6. La puce EEG doit être correctement alignée de sorte que l'extrémité qui lit "EEG" soit connectée au câble d'électrode, comme indiqué dans l'image ci-dessus.

Étape 15: câbler l'EEG au microprocesseur Flora

Connectez le câble EEG au microprocesseur Flora. L'image ci-dessus est étiquetée avec des instructions pour montrer les points appropriés pour connecter vos fils. Les connexions suivantes seront établies:

1. Fil rouge pour l'alimentation
2. Fil noir à la terre
3. Fil violet vers SCL #3

Étape 16: Cousez les électrodes dans le bandeau

Cousez les électrodes à l'intérieur du serre-tête. Assurez-vous que les électrodes sont placées dans les bonnes positions. En regardant l'intérieur du serre-tête, l'électrode rouge doit être placée à gauche, l'électrode blanche doit être au milieu et l'électrode noire doit être à droite.

Étape 17: Cousez le tissu et la sangle au bandeau

Vous avez maintenant terminé votre bandeau ! Waouh !

Étape 18: Télécharger le code

Vous pouvez maintenant télécharger ce code sur votre bandeau pour lui donner des capacités de lecture mentale !

Étape 19: Connectez le bandeau au téléphone

Ouvrez l'application Adafruit Bluefruit LE Connect et connectez votre téléphone à votre Adafruit Bluefruit LE.

Étape 20: Mettez le bandeau et collectez les données

Vous pouvez maintenant mettre votre bandeau et le tester ! Vous pouvez sélectionner "UART" sur l'application Adafruit Bluefruit LE Connect pour afficher les données au fur et à mesure qu'elles arrivent.

Étape 21: Exporter les données du téléphone vers l'ordinateur

Une fois vos données collectées, vous pouvez exporter les données dans plusieurs formats de fichiers. Nous vous recommandons de l'exporter sous forme de fichier.txt pour analyse dans Excel.

Étape 22: Analyse des données

Voici un exemple du type de graphique que vous pouvez réaliser pour visualiser et interpréter les données de votre bandeau. Nous avons les plages delta, thêta, alpha et bêta toutes marquées pour montrer dans quelle plage se situe chaque point.

Étape 23: Autres idées

Une fois que vous avez terminé votre bandeau Sleep Reader, n'hésitez pas à explorer quelques modifications à la conception. Essayez peut-être de modifier le code pour collecter automatiquement les données et générer un rapport qui évalue les habitudes de sommeil de l'utilisateur. Ou vous pouvez connecter une horloge en temps réel pour surveiller l'heure exacte de la nuit à laquelle l'utilisateur s'endort, progresse dans le sommeil profond et le sommeil paradoxal et se réveille. Peut-être êtes-vous intéressé par l'enregistrement d'une conversation sur le sommeil, auquel cas vous pouvez inclure un enregistreur audio qui est activé lorsque l'utilisateur atteint le sommeil paradoxal. Les possibilités sont infinies!

Étape 24: Reconnaissance

La partie transformée de Fourier du code de ce projet a utilisé le code publié sur cette page sur Norwegian Creations. De plus, la partie NeoPixel du code faisait référence aux exemples fournis par Adafruit.