Vloeibare kristallen glazen voor amblyopie (afwisselende occlusie trainingsbril) [ATtiny13] - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Amblyopie (lui oog), een gezichtsstoornis die bij ongeveer 3% van de bevolking voorkomt, gewoonlijk behandeld met eenvoudige ooglapjes of atropinedruppels. Helaas sluiten die behandelmethoden sterkere ogen af voor lange, ononderbroken perioden, waardoor twee ogen (eigenlijk neuronen in de hersenen die visuele informatie verwerken) niet kunnen samenwerken en synchroniseren. Vrij recent vond ik een artikel op Wikipedia, waarin alternatieve behandelingsvormen worden beschreven, waarbij vloeibaar-kristalpanelen voor de ogen worden geplaatst en hun occlusies worden aangestuurd door digitale schakelingen. Studies in deze vorm van behandeling zijn veelbelovend, dus besloot ik de gewone actieve sluiterbril te "upgraden" van 3D-tv naar een alternatieve occlusie-trainingsbril.

EDIT: je kunt hier een nieuwere versie van een bril vinden

Stap 1: Disclaimer

Het gebruik van een dergelijk apparaat kan bij een klein deel van de gebruikers van het apparaat epileptische aanvallen of andere nadelige effecten veroorzaken. De constructie van een dergelijk apparaat vereist het gebruik van matig gevaarlijk gereedschap en kan schade aan eigendommen veroorzaken. U bouwt en gebruikt het beschreven apparaat op eigen risico.

Toch zijn er plaatsen waar goede medische hulpverlening aan mensen met een visuele stoornis niet mogelijk is (althans deze WHO-kaart vertelt me dat). Gelukkig heeft een mobiel apparaat van $ 100 tegenwoordig dezelfde rekenkracht en schermresolutie als een gaming-pc 10 jaar geleden had, dus persoonlijk geloof ik dat doe-het-zelf cybernetische implantaten voor veel mensen in ontwikkelingslanden* eerder beschikbaar zullen zijn dan de juiste medische hulp.

* sommige postindustriële provincies in Noord-Amerika hebben enkele "geweldige" medische verzekeringssystemen die zijn ontworpen om het leven van mensen ook ellendig te maken!!!

Stap 2: Onderdelen en gereedschappen

Onderdelen en materialen:

actieve sluiter 3D-bril

ATtiny13 of ATtiny13A

2 tactiele schakelknoppen

tuimelschakelaar AAN-UIT

100 nF condensator

4.7 uF condensator

1N4148-diode

klein stukje perfboard (ongeveer 28 mm x 35 mm)

paar stukjes draad (UTP-kabel is een geweldige bron van draden)

2 3V batterijen (CR2025 of CR2032)

isolatieband

plakband

cyanoacrylaat lijm

Gereedschap:

diagonale snijder

tang

platte schroevendraaier

kleine kruiskopschroevendraaier

mes

soldeerstation

soldeer

AVR-programmeur (zelfstandige programmeur zoals USBasp of u kunt ArduinoISP gebruiken)

Stap 3: Active Shutter 3D-bril

De bron van vloeibaar-kristalpanelen voor ons project zijn actieve 3D-tv-brillen. Degene die ik gebruikte kostte me $ 5 (ze waren tweedehands). Er zijn maar weinig soorten actieve sluiterbrillen, dus zorg ervoor dat degene die u gebruikt, gepolariseerd licht goed blokkeert (u kunt dit controleren door een polarisatiefilter of LCD ervoor te plaatsen, het zou zelfs moeten werken als de bril UIT is). Wees op uw hoede dat elk stuk plastic dat aan vloeibaar-kristalpanelen is bevestigd, de lichtpolarisatie kan beïnvloeden. De eerste bril die ik probeerde aan te passen, had geen polarisatiefilter aan de voorkant geïnstalleerd (er zouden er 2 in elk vloeibaar-kristalpaneel moeten zijn, omdat ze op dezelfde manier zijn gebouwd als LCD's) en toen ze gedwongen werden om licht te blokkeren, leken ze paars, niet zwart, meer hierover in de laatste stap.

Actieve 3D-tv-brillen werken normaal gesproken op 60 Hz, waardoor het licht voor beide ogen gelijkmatig wordt geblokkeerd. Het linkeroog wordt 8,333 ms geblokkeerd, en dan wordt het rechteroog 8,333 ms geblokkeerd, waarna de cyclus zich herhaalt. Het oog is geblokkeerd wanneer er spanning op het LC-paneel wordt gezet. De spanning die LC-panelen aandrijft, is symmetrisch 9,2 V (piek-tot-piek-amplitude 18,4 V).

Stap 4: Demontage van Active Shutter 3D-bril

Gebruik een schroevendraaier om alle schroeven te verwijderen die de bril bij elkaar houden. Het is misschien een goed idee om wat bescherming over LC-panelen te plaatsen (ik had het waarschijnlijk moeten doen voordat ik de schroeven verwijderde). Gebruik vervolgens een mes (of stanleymes) om de verbinding van twee delen van een frame te snijden. Gebruik vervolgens een platte schroevendraaier om de verbinding open te wrikken. Het openwrikken kan een beetje moeilijk zijn, maar het zou mogelijk moeten zijn (pas op dat u de glazen onderdelen niet beschadigt!). Nadat u die taak hebt voltooid, verwijdert u de elektronische onderdelen van de bril en desoleert u de LC-panelen van de PCB.

Stap 5: Bril in elkaar zetten

Soldeer 4 draden aan LC-panelen (ze moeten iets langer zijn dan die op de foto). Gebruik isolatietape om dunne tape te bevestigen die afkomstig is van LC-panelen en aan draden is gesoldeerd. Plaats vervolgens de LC-panelen terug in het brilmontuur, draai de schroeven vast. U kunt cyanoacrylaatlijm gebruiken om de onderste delen van het frame terug te verbinden. Batterijklepje is niet nodig en ik heb het niet terug op zijn plaats gezet.

Stap 6: ATtiny Microcontroller programmeren

Sluit ATtiny13 aan op uw favoriete programmeur, open uw favoriete AVR-ontwikkeltool en schrijf bril.hex naar het FLASH-geheugen van de microcontroller. Houd standaard zekeringbits (H:FF, L:6A).

Ik gebruikte USBasp en AVRDUDE, dus na het correct aansluiten van VCC, GND, RESET, SCK, MISO, MOSI-pinnen van ATtiny13 op de programmeur, hoefde ik maar één eenvoudig commando uit te voeren om glasses.hex te uploaden:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 8 -U flits:w:bril.hex

Ik heb gemerkt dat Arduino-boards behoorlijk populair zijn op Instructables, dus hier is de link voor een tutorial waarin wordt uitgelegd hoe je Arduino naar een programmeur kunt converteren. U kunt de stappen 5 tot 7 overslaan die betrekking hebben op het compileren van een code die is geschreven in C.

Stap 7: Solderen

Soldeer alle elektronische componenten op prefboard. Op de afbeelding van gesoldeerd bord ontbreekt 1N4148 diode, deze heb ik later aan wit-blauwe draad vastgemaakt. Gedraaide draden worden later verbonden met batterijen en stevig op hun plaats gehouden door isolatietape. Vergeet niet de draden van het LC-paneel aan te sluiten op de PB0-, PB1- en PB2-pinnen van ATtiny13.

Stap 8: Eindmontage

Gebruik isolatietape om de onderkant van het prefboard te scheiden van het lichaam van de brilgebruiker. Bevestig het prefboard brilmontuur met plakband naar keuze.

Vervolgens moet je 2 knoopcellen (CR2025 of CR2032) aan het apparaat bevestigen. Helaas, wanneer ze nieuw zijn, kan hun spanning hoger zijn dan 3,3 V. Twee van die cellen zijn in serie geschakeld, dus zelfs na een spanningsval op de 1N4148-diode (iets minder dan 0,7 V), kan ATtiny zijn maximale bedrijfsspanning van 6,0 V iets overschrijden. Ik raad aan om volledig nieuwe batterijen een beetje te ontladen voordat u ze in het apparaat plaatst.

Apparaat verbruikt ongeveer 1 mA.

Stap 9: Gebruik van een afwisselende occlusie-trainingsbril

Knop aangesloten op PB3 verandert de frequentie van het apparaat (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz) en knop aangesloten op PB4 verandert hoe lang elk oog is afgesloten (L-10%: R-90%, L- 30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Nadat u de instellingen hebt ingesteld, moet u ongeveer 10 seconden wachten (10 seconden zonder knoppen aan te raken) voordat ze zijn opgeslagen in de EEPROM en worden geladen na het uitschakelen, bij de volgende lancering van het apparaat. Door beide knoppen tegelijkertijd in te drukken, worden de standaardwaarden ingesteld.

Er is ten minste één geval van stereopsisherstel bereikt tijdens het kijken naar 3D-materiaal. Als u een Alternating Occlusion Training Glasses wilt gebruiken om 3D-materialen te bekijken terwijl u een andere bril van hetzelfde type draagt (alleen ongewijzigd), moet u een stuk doorzichtig plastic aan de achterkant van hun LC-panelen hebben bevestigd, zoals die de foto in stap 3 (of u kunt plakband gebruiken). In die configuratie zitten ongewijzigde glazen dichter bij het display. Of u kunt het linker LC-paneel in plaats van het rechterpaneel plaatsen en vice versa. Dat roteert de polarisatie van LC-panelen, meer hierover in de laatste stap. Als u dit doet, kunt u echter niet naar uw scherm kijken zonder een ongewijzigde bril op.

Stap 10: Vergelijkbare projecten

Dichoptische e-boeklezer: voor de eerste iteratie van mijn bril was het gebruik van een extern polarisatiefilter vereist. Ik heb het alleen aan de voorkant van het rechter LC-paneel bevestigd. Daardoor kon ik een paar andere polarisatiefilters bovenop het e-paperdisplay plaatsen (dat ongepolariseerd licht uitstraalt) en delen van de pagina voor rechteroog volledig blokkeren (tekst achter filters flikkert nu voor linkeroog, omdat licht nu gepolariseerd is). Het dwingt me om geblokkeerde delen met het linkeroog te lezen en beelden van beide ogen bij elkaar te zetten. En er zijn studies die stellen dat kijken naar dihoptische dingen heel gunstig is voor mensen met amblyopie. U kunt soortgelijke dingen doen met andere beeldschermen die ongepolariseerd licht uitstralen, zoals CRT's. Er is nog hoop voor goede oude röntgenstralers, ze kunnen weer nuttig zijn!

Cybernetische monocle: Helaas is de polarisatie van mijn 3D-tv 90 graden gedraaid ten opzichte van de polarisatie van de monitor van mijn pc. Ik heb dit probleem opgelost door het linker LC-paneel te plaatsen in plaats van een rechter. LC-panelen hebben 2 polarisatiefilters die 90 graden zijn gedraaid, dus als je er vanaf de andere kant doorheen kijkt, roteert lichtpolarisaties die door de LC-panelen worden "geaccepteerd". Ik heb ook de spanning voor het aansturen van LC-panelen verhoogd tot 9V (piek-tot-piek amplitude 18V) door H-brug te gebruiken. Het maakt LC-panelen ondoorzichtiger tijdens de occlusie. Ook heb ik LED's toegevoegd die knipperen tijdens de occlusie, waardoor het oog verder "verblindt" en het niet aan de duisternis kan wennen. Het "verblindende" effect is vooral merkbaar wanneer ik een anaglyph 3D-bril tussen mijn oog en een LC-paneel plaats (kleurenfilters verspreiden het licht). Zoals ik eerder al zei, kan het kijken naar 3D-materiaal goed zijn voor stereopsis-herstel en mijn pc-monitor ondersteunt geen andere 3D-technologieën dan anaglyph, dus ik voel me gedwongen om GZ3Doom (ViveDoom) aan te bevelen, een mod voor klassieke Doom-games uit de jaren '90. Hiermee kunt u twee soorten anaglyph-brillen gebruiken (groen-magenta en rood-cyaan), zodat u uw ogen niet te veel gewend raakt aan het dragen van dezelfde kleurfilters.

Moge de Icon of Sin van MAP30 je een geschenk van goed zicht schenken!

(je hebt veel meer kans om een gezichtsstoornis te genezen door naar cyberdemonen te kijken in een demonische videogame dan door christelijke heiligdommen te bezoeken)