транскраниальная электростимуляция
Тема вылилась в конструкцию выходного дня.
детали абсолютно некритичны, собиралось из того, что было под рукой.
Параметры примерно в рамках допустимого. Резисторы ограничивают ток. Транзистор составной, но мог быть любой.
Характеристики импульсов программировались ардуинкой. Как-то так...
void loop()
{
if(!(num%15)){ //окно измерения, сдвиг и обнуление каждые 15 импульсов
time0=millis();
num=0;
}
if(val<10){
delay(500); imp=500;} //режим контроля сигналов, тестирование цепей
if(val>10){
delay(val);imp=5;}
val = analogRead(3); //чтение аналог. значения 0..800 - c резистора на входе А3,
//резист подкл к 3.3вольт
if(!a2)m.setLED(TM1638_COLOR_RED, 7);
delay(val/4);
m.setLED(TM1638_COLOR_NONE, 7); // контрольная индикация (красная)
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(3, HIGH); // sets pin 3 on
delay(imp); // waits for ...ms
digitalWrite(3, LOW); // sets pin 3 off
digitalWrite(4, HIGH);
timer = millis()-time0; //сколько прошло времени с начала интервала (миллисекунд: 0.001)
num = num+1; //количество импульсов в интервале
disp = num*10000/timer;
m.setDisplayToDecNumber(disp, 2, false); // 2- положение десятичной точки
}
К ардуине подключен модуль индикации TM1638 - показывает частоту сигнала. Регулируется обычным переменным резистором на 33к. Этим же резистором обеспечивается переход схемы в тестовый режим, в одном из крайних положений (не используемом при работе). В общем, одна ручка управления и минимум кода. Всё, что нужно для экспериментов.
Скважность и длительность импульсов задаются программно (но, добавив пару строк, можно было бы менять кнопкой, с индикацией на светодиодах, чтобы не отвлекаться на редактирование кода, но тут уж всего не предусмотришь, потом...).
Первый эксперимент происходил со следующими параметрами:
напряжение батареи 9 вольт, биполярные импульсы +4..-4 в, длительность импульса 5мс, частота 7.8 герц, ток не более 100 микроампер. С инверсией и без (пины 3 и 4). Ток измерялся китайским мультиметром с неважной точностью, но наверняка был менее 1мА, тут я ручаюсь.
Двухметровый кусок витой пары на выходе, один провод припаял к металлической пластине, у второго сделал плоский контакт из алюминиевой фольги и посадил на лейкопластырь. Наложил один контакт на лоб, второй прилепил за ухо.
Сначала ничего особенного не почувствовал, но через некоторое время под контактом начала зудеть кожа. Как при электрофорезе, если кто помнит ещё эту технологию. Потом стало колоть. Я решил, что конец провода проткнул фольгу. Отлепил, разобрал и проверил, но там все было гладко и цело. Несмотря на очень низкие значения тока и напряжения, кожа в местах контакта испытывала раздражение и пощипывание, причем на каком-то из режимов больше, не помню с инверсией или без (схема дополнительно инвертирует сигнал). Видимо это и есть "местно-раздражающй эффект", упомянутый в статье по ссылке. В статье, также, упоминается максимальная плотность тока, безопасная для кожи: 1-2 мкА/мм2. Либо у меня площадь контакта маловата, либо ток велик.
Эксперимент пришлось прервать, когда свет в глазах начал мигать в такт с сигналом. Не все частоты ещё проверил.
UPD: уменьшил напряжение питания схемы до 3.5вольт (размах +1.75...-1.75) болезненные эффекты снизились до минимума. Всё таки при 9,5в и свет в глазах моргает, и мышцы дёргаются, и чуть ли не звуковые эффекты - щелчки в ухе. Многовато. При двух вольтах размаха и восемьсот омах в нагрузке - ток, по закону Ома, должен быть... э, два с половиной миллиампера. Для такого тока площадь контакта с кожей должна быть не ниже 1000мм2 (3 на 3 см). У меня же меньше... поэтому кожа под контактом покраснела. Прогнал весь дапазон частот от 5 до 35 герц. Разницы в действии особой не заметил, хотя к частотам 8-10 гц чувствительность выше. Ещё наблюдается привыкание, первые несколько секунд реакция гораздо сильнее.
Ссылки по теме
http://www.mindmachine.ru/forum/viewforum.php?f=21 - Альфария.
http://www.mindmachine.ru/alpharia/tes.htm
http://www.tes.spb.ru/science/itogi-20-letnikh-issledovanij/117-8-apparatura-dlya-transkranialnoj-elektrostimulyatsii резонанс Шумана, альфа-ритм. http://www.eegproject.com/electrodes.html
детали абсолютно некритичны, собиралось из того, что было под рукой.
Параметры примерно в рамках допустимого. Резисторы ограничивают ток. Транзистор составной, но мог быть любой.
Характеристики импульсов программировались ардуинкой. Как-то так...
void loop()
{
if(!(num%15)){ //окно измерения, сдвиг и обнуление каждые 15 импульсов
time0=millis();
num=0;
}
if(val<10){
delay(500); imp=500;} //режим контроля сигналов, тестирование цепей
if(val>10){
delay(val);imp=5;}
val = analogRead(3); //чтение аналог. значения 0..800 - c резистора на входе А3,
//резист подкл к 3.3вольт
if(!a2)m.setLED(TM1638_COLOR_RED, 7);
delay(val/4);
m.setLED(TM1638_COLOR_NONE, 7); // контрольная индикация (красная)
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(3, HIGH); // sets pin 3 on
delay(imp); // waits for ...ms
digitalWrite(3, LOW); // sets pin 3 off
digitalWrite(4, HIGH);
timer = millis()-time0; //сколько прошло времени с начала интервала (миллисекунд: 0.001)
num = num+1; //количество импульсов в интервале
disp = num*10000/timer;
m.setDisplayToDecNumber(disp, 2, false); // 2- положение десятичной точки
}
К ардуине подключен модуль индикации TM1638 - показывает частоту сигнала. Регулируется обычным переменным резистором на 33к. Этим же резистором обеспечивается переход схемы в тестовый режим, в одном из крайних положений (не используемом при работе). В общем, одна ручка управления и минимум кода. Всё, что нужно для экспериментов.
Скважность и длительность импульсов задаются программно (но, добавив пару строк, можно было бы менять кнопкой, с индикацией на светодиодах, чтобы не отвлекаться на редактирование кода, но тут уж всего не предусмотришь, потом...).
Первый эксперимент происходил со следующими параметрами:
напряжение батареи 9 вольт, биполярные импульсы +4..-4 в, длительность импульса 5мс, частота 7.8 герц, ток не более 100 микроампер. С инверсией и без (пины 3 и 4). Ток измерялся китайским мультиметром с неважной точностью, но наверняка был менее 1мА, тут я ручаюсь.
Двухметровый кусок витой пары на выходе, один провод припаял к металлической пластине, у второго сделал плоский контакт из алюминиевой фольги и посадил на лейкопластырь. Наложил один контакт на лоб, второй прилепил за ухо.
Сначала ничего особенного не почувствовал, но через некоторое время под контактом начала зудеть кожа. Как при электрофорезе, если кто помнит ещё эту технологию. Потом стало колоть. Я решил, что конец провода проткнул фольгу. Отлепил, разобрал и проверил, но там все было гладко и цело. Несмотря на очень низкие значения тока и напряжения, кожа в местах контакта испытывала раздражение и пощипывание, причем на каком-то из режимов больше, не помню с инверсией или без (схема дополнительно инвертирует сигнал). Видимо это и есть "местно-раздражающй эффект", упомянутый в статье по ссылке. В статье, также, упоминается максимальная плотность тока, безопасная для кожи: 1-2 мкА/мм2. Либо у меня площадь контакта маловата, либо ток велик.
Эксперимент пришлось прервать, когда свет в глазах начал мигать в такт с сигналом. Не все частоты ещё проверил.
UPD: уменьшил напряжение питания схемы до 3.5вольт (размах +1.75...-1.75) болезненные эффекты снизились до минимума. Всё таки при 9,5в и свет в глазах моргает, и мышцы дёргаются, и чуть ли не звуковые эффекты - щелчки в ухе. Многовато. При двух вольтах размаха и восемьсот омах в нагрузке - ток, по закону Ома, должен быть... э, два с половиной миллиампера. Для такого тока площадь контакта с кожей должна быть не ниже 1000мм2 (3 на 3 см). У меня же меньше... поэтому кожа под контактом покраснела. Прогнал весь дапазон частот от 5 до 35 герц. Разницы в действии особой не заметил, хотя к частотам 8-10 гц чувствительность выше. Ещё наблюдается привыкание, первые несколько секунд реакция гораздо сильнее.
Ссылки по теме
http://www.mindmachine.ru/forum/viewforum.php?f=21 - Альфария.
http://www.mindmachine.ru/alpharia/tes.htm
http://www.tes.spb.ru/science/itogi-20-letnikh-issledovanij/117-8-apparatura-dlya-transkranialnoj-elektrostimulyatsii резонанс Шумана, альфа-ритм. http://www.eegproject.com/electrodes.html