人體交互接口實驗套件

1. 產品概述

Human-Human Interface (HHI) 是由 Backyard Brains 推出的實驗與教學裝置，用于演示并體驗“一個大腦控制另一只手臂”的神經科學現象。

通過采集一位實驗參與者（“發(fā)送者”）的肌肉/神經信號，并將其轉換為可刺激另一位實驗參與者（“接收者”）手臂肌肉的電脈沖，從而在不受“接收者”主觀意愿控制的情況下，引發(fā)其手臂肌肉收縮。

這種實驗過程，直觀地演示了神經生理學中關于動作電位產生、神經傳導以及肌肉收縮等核心概念，也激發(fā)了人們對大腦控制及人機接口技術的興趣。

人體交互接口實驗套件

2. 核心功能與特點

（1）大腦-肌肉信號跨人體傳輸

? 利用表面電極先從“發(fā)送者”的肌電信號中提取動作電位，并通過放大與處理后，對“接收者”的手臂肌肉施加電刺激，實現跨人體信號傳輸的演示。

（2）直觀的神經科學原理教學

? 用戶可親身體驗外部神經刺激對肌肉的影響，從而更直觀地理解神經傳導與肌肉收縮的機制。

（3）實驗操作簡便

? 提供必要的電極、線材和操作手冊，按步驟連接后即可開展互動式神經科學演示或教學實驗。

（4）安全設計

? 刺激電流在安全范圍內，不會對正常健康皮膚和肌肉造成過度刺激；

? 需嚴格遵循操作手冊進行使用，避免錯誤連接或在破損皮膚上貼電極。

（5）跨學科教學價值

? 涉及神經生理學、肌肉解剖學、電路與信號處理等知識，為 STEM 教育及跨學科創(chuàng)客項目提供演示與研究平臺。

3. 應用場景及價值

（1）課堂演示與互動實驗

? 適合在中學、高校及科普場合中使用，進行神經科學或肌肉生理學的教學演示；

? 學生可通過體驗“被控制”與“控制他人”的手臂來了解動作電位及神經信號的傳遞過程。

（2）科研與實驗探索

? 能用于基礎神經科學或生物醫(yī)學工程的簡單電刺激示范，或進行跨人體信號傳輸等初步研究；

? 研究人員可在不同刺激參數下觀察肌肉反應的差異。

（3）科普及公眾活動

? 在科學展覽或科普活動中，互動性高的演示能顯著提升觀眾參與度；

? 有助于讓非專業(yè)群體切身體會到神經科學的神奇之處。

4. 產品技術規(guī)格

以下規(guī)格基于介紹及說明手冊，具體請以 Backyard Brains 最新版信息為準：

（1）信號采集與放大

? 通過表面電極采集“發(fā)送者”的動作電位 (EMG)，由集成電路進行放大及濾波處理。

（2）電刺激輸出

? 將經過處理的信號轉換為低強度刺激脈沖，通過 TENS（經皮電刺激）原理作用于“接收者”手臂肌肉；

? 可在安全范圍內調節(jié)刺激強度和頻率。

（3）連接與兼容

? 使用電極線纜和標準 3.5 mm 音頻或定制接口連接放大器/刺激器；

? 可搭配 Backyard Brains 軟件或示波器進行實時波形監(jiān)測，也可與第三方應用整合。

（4）電源與供電

? 一般使用 9V 電池或 USB 供電（具體視版本配置）；

? 需保證電源穩(wěn)定，以提供可靠的信號輸出。

（5）安全范圍

? 刺激輸出設計基于教學及示范用途，電流和電壓處于安全閾值內；

? 仍須嚴格遵守安全手冊進行操作。

5. 使用流程示例

（1）前期準備

?  “發(fā)送者”在前臂貼好采集電極，并連接放大器；

?  “接收者”在對應手臂位置貼好刺激電極。

（2）設備調試與連接

? 確保放大器及電刺激器電源正常；

? 根據操作指南連接“發(fā)送者”肌電輸出與“接收者”電刺激輸入；

? 檢查電極位置與信號強度后，方可開啟電刺激電路。

（3）采集與演示

? “發(fā)送者”做簡單收縮動作，設備將其肌電信號放大并傳輸至“接收者”刺激電極；

? “接收者”手臂會出現相應的肌肉收縮，產生“他人腦-自己手臂”的控制效果。

（4）觀測與記錄

? 可結合示波器或應用軟件觀測“發(fā)送者”肌電波形和“接收者”肌肉響應；

? 調節(jié)刺激參數并記錄反應，為教學或研究提供直觀數據。

（5）安全關閉與后續(xù)處理

? 完成實驗后先關閉刺激電源，再取下電極并清潔皮膚；

? 妥善保存設備和耗材，確保下次演示的安全與完整。

6. 安全及合規(guī)

（1） **安全注意事項**

? 僅在健康、皮膚完整區(qū)域使用電極；

? 嚴格遵守操作指南，不得隨意增加電流或電壓；

? 在醫(yī)療環(huán)境或特殊人群（孕婦、心臟病患者等）中使用需咨詢專業(yè)意見。

（2）**合規(guī)性**

? 該設備主要用于教學、科普演示，不具備臨床診斷功能；

? 若用于人體研究或實驗，應遵循當地倫理與醫(yī)療器械法規(guī)。

7. 配置清單

（1）1x HHI 設備

（2）1 個 9V 電池

（3）1 根橙色電纜（用于 EMG 輸入）

（4）1x 黑色電纜（用于刺激輸出）

（5）1 根綠色電纜（用于連接智能手機）

（6）50x 電極貼片（用于 EMG 記錄）

（7）4x TENS 電極貼片（用于刺激）

8. 綜合評價

Human-Human Interface 以一種生動、互動且具沖擊力的方式，向觀眾展示了神經信號傳導與肌肉動作電位的奧秘。設備使用者能夠直接感受到跨人體電刺激帶來的“控制”與“被控制”體驗，直觀感知神經科學的魅力與原理。

在教學與科研層面，此裝置為演示性神經科學實驗和初步跨人體信號研究提供了簡易平臺，具有高度的教育價值與科普意義。由于其原理涉及電刺激，用戶在操作中需嚴格遵守安全規(guī)定與合規(guī)要求。

對于想在課堂、實驗室或公開科普活動中打造震撼式神經科學體驗的用戶而言，Human-Human Interface 無疑是值得考慮的優(yōu)選設備。