使用NeuroStimDuino Arduino shield进行的神经刺激实验(正在众筹中)

原文链接:Experiment with neurostimulation using NeuroStimDuino Arduino shield (Crowdfunding) 由Jean-Luc Aufranc撰写。

Neuralaxy的NeuroStimDuino是一个开源Arduino Shield,它可以让学生、研究人员和业余爱好者轻松又低成本地研究神经刺激对肌肉收缩的影响。

神经刺激到底是什么呢?它的工作原理是在皮肤表面施加短电脉冲,以此来刺激潜在的神经和肌肉。神经刺激有很多种用途,包括一种称为功能性电刺激(FES)的治疗方式,通过这种方式帮助中风患者和脊髓损伤患者的瘫痪肢体肌肉恢复活动能力。目前该项目还在深入开展研究,只有更深入的了解神经刺激,才能更好地利用它来减轻疼痛和进行感觉反馈。

堆叠的NeuroStimDuino shields
堆叠的NeuroStimDuino shields

NeuroStimDuino硬件规格:

  • MCU–具有256 KB闪存的Microchip dsPIC33F 16位微控制器(40 MIPS)。
  • 每块板有两个独立的 2mm 输出插孔,具有:
    • 可调当前输出范围 – +/- 25 mA,分辨率 250 μA/step。
    • 可调节刺激频率范围-1–100Hz,脉冲宽度0-2ms。
    • 最大顺应电压 – +/- 72 V。
    • 多个板可堆叠,最多可容纳256 个通道。
  • ADC–12位DAC或外部DAC以测量当前电流输出。
  • USB–未安装的微型USB端口,可通过串口方式从PC上控制NeuroStimDuino。
  • 其他–板载光电隔离器将数字和模拟信号分开,LED指示何时传递刺激、各项安全功能(保险丝、紧急关闭开关等)。
  • 主机接口–具有可编程7位地址的I2C辅助芯片。
  • 电源–9 V电池连接到直DC输入或由VIN上的外部5 V输入。建议串联两个锂电池(18650s)。
  • 与ArduinoDue和 MEGA 板兼容。
NeuroStimDuino与水凝胶电极相连
NeuroStimDuino与水凝胶电极相连

该评估板可产生具有可编程频率、脉冲宽度和幅度的双相、矩形和恒定电流刺激脉冲等,并且它配套的套件包括四个 1.25 英寸圆形和四个 2 英寸方形水凝胶电极、一对引线和一对分叉电缆,开箱即用。虽然NeuroStimDuino的单个输出通道可以收缩小块肌肉,但传递 25mA 电流对于较大的肌肉来说是不够的,相反,NeuroStimDuino的两个输出通道并联组合就完全能够满足了。

您可以在GitHub上找到EAGLE 原理图和PCB布局文件,还有一个直接的演示。但在编写时,它只包含一个演示视频,并没有任何代码。应当注意的是,该shield并未获FDA批准,仅仅只能应用于评估或研究。

NeuroStimDuino 组件
NeuroStimDuino 组件

近日,NeuroStimDuino Arduino shield在Crowd Supply上发布了,众筹目标是6000美元。电路板带引线的价格是250美元,配套的套件需加收40美元。 除美国外,运送到世界其他地区需支付12美元运费,预计2021年7月底就可以开始送货。

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