Мозговой электростимулятор BrainStar

В данной статье описывается как самостоятельно изготовить мозговой электростимулятор для ТЭС-терапии.

Немного о ТЭС-терапии

Метод ТЭС-терапии (транскраниальной электростимуляции защитных механизмов мозга) разработан около 20 лет назад в Институте физиологии им. И.П.Павлова Российской Академии Наук (Санкт-Петербург) группой ученых под руководством доктора медицинских наук, профессора, академика Российских Академии Естественных Наук и Академии медико-технических наук, лауреата Гос. премии СССР В.П.Лебедева с применением принципов доказательной медицины.

 В настоящее время метод ТЭС-терапии является общепризнанным методом физиотерапии.

Метод ТЭС-терапии основан на экспериментально обнаруженном явлении селективности транскраниального электрического воздействия на защитную систему мозга человека и животных, зарегистрированном в качестве научного открытия Международной ассоциацией авторов научных открытий и изобретений (№ 237, 2003 г., приоритет 1996 г.).

Коммерческим изготовлением стимуляторов в России занимаются несколько организаций: Центр транскраниальной электростимуляции (http://www.tes.spb.ru/) (аппараты «Трансаир» и «Доктор-ТЭС»), сторонний разработчик, использующий несколько иной метод стимуляции в своём аппарате «Альфария» (http://www.alpharia.ru/). О работе и влиянии данного метода можно подробно ознакомиться на их сайтах.

Предлагаемое устройство является своеобразной копией нескольких коммерческих аппаратов, а именно таких как «Альфария», «Доктор ТЭС» и «Трансаир 05».

В схеме используется широко распространённый микроконтроллер ATmega8-8SU (в планарном корпусе, применение версии в DIP-корпусе НЕ ПРЕДУСМОТРЕНО!)

В качестве дисплея используется 4 семисегментных индикатора с общим катодом (прошивки под общие аноды нет, но автор готов её сделать при необходимости).

Питание схемы осуществляется от АКБ Ni-MH (или Li-ION) с номинальным напряжением 3.6в. В качестве повышающего преобразователя в схеме применён DC-DC преобразователь, управляемый МК. В конструкции предусмотрена зарядка АКБ от USB (5в). Так же имеется спящий режим (режим, когда устройство «выключено»), что удобно с точки зрения экономии заряда АКБ, т.к. есть функция автовыключения. Наличие механического выключателя питания чисто опционально, потребность в нём может возникнуть лишь в случаях, когда предполагается длительное хранение.

Схема не нуждается в настройке и при правильной сборке и намотке трансформатора T1 начинает работать сразу.

ВНИМАНИЕ. На плате в цепи затвора VT8 имеется перемычка между VT8 и DD1, при программировании МК её быть не должно. Она паяется только после того, как МК запрограммирован и проверена работоспособность программы.

Намоточные данные трансформатора указаны на принципиальной схеме. В качестве транзисторов VT1-VT4, VT6, VT7 используются BC817-25, в качестве VT5 BC807. В качестве VT8 можно применить BSS138 или аналогичный N-канальный MOSFET, так же можно применить биполярный NPN транзистор, но для этого нужно исключить R25, а вместо перемычки установить резистор 2.2кОм. Диоды VD1-VD3 КД522 или 1N4148. Диод VD4 любой малогабаритный диод Шоттки с обратным напряжением не менее 50В и прямым током не менее 25мА. В качестве разъёма X1 удобно использовать аудиоразъём mini-JACK 3.5мм.

После монтажа всех компонентов на плату (за исключением перемычки между затвором VT8 и DD1) производится программирование DD1 внутрисхемным программатором. Питать схему при этом лучше от АКБ, либо от самого же ПК (USB). Иначе есть вероятность вывести из строя порты ПК и МК.

Для прошивки автор использовал программатор PonyProg. Напомню, что при работе с PonyProg сначала нужно откалибровать программу, затем прочитать (!) фьюзы, загрузить прошивку (HEX), прошить (Write Device), опять открыть вкладку с фьюзами, установить их (как именно см. ниже), записать. Для удачной прошивки МК рекомендуется следовать этой последовательности.

Биты конфигурации МК (Fuses):
BootLock12 = Unprogrammed (1) (галки нет)
BootLock11 = Unprogrammed (1) (галки нет)
BootLock02 = Unprogrammed (1) (галки нет)
BootLock01 = Unprogrammed (1) (галки нет)
Lock2 = Unprogrammed (1) (галки нет)
Lock1 = Unprogrammed (1) (галки нет)

RSTDSBL = Unprogrammed (1) (галки нет)
WDTON = Unprogrammed (1) (галки нет)
SPIEN = Programmed (0) (галка есть)
CKOPT = Unprogrammed (1) (галки нет)
EESAVE = Unprogrammed (1) (галки нет)
BOOTSZ1 = Unprogrammed (1) (галки нет)
BOOTSZ0 = Unprogrammed (1) (галки нет)
BOOTRST = Unprogrammed (1) (галки нет)

BODLEVEL = Unprogrammed (1) (галки нет)
BODEN = Programmed (0) (галка есть)
SUT1 = Unprogrammed (1) (галки нет)
SUT0 = Unprogrammed (1) (галки нет)
CKSEL3 = Unprogrammed (1) (галки нет)
CKSEL2 = Unprogrammed (1) (галки нет)
CKSEL1 = Unprogrammed (1) (галки нет)
CKSEL0 = Unprogrammed (1) (галки нет)

После прошивки отсоедините программатор и подайте питание на схему. На индикаторе должно отобразиться приветствие «-HI-» и далее сообщение «STOP». Это говорит о том, что МК прошился и программа запустилась.

Далее можно установить перемычку между затвором VT8 и DD1 и попробовать включить устройство в режим стимуляции по программе 02 (см. Инструкцию по эксплуатации). Если при запуске процесса стимуляции на дисплее отображается сообщение «Err.1», то это означает, что у вас не правильно работает DC-DC преобразователь, проверьте трансформатор, фазировку обмоток, VT8, VD4, R30, R31, R21, DA1, C6, C11, C13, C14. При нормальной работе на катоде VD4 должно присутствовать напряжение около 25В.

Если сообщение об ошибке не выводится и по дисплею передвигается «чёрточка» то можно переходить к тестированию выхода. Для этого подключите на выход X1 резистор сопротивлением порядка 30-40 кОм и подключите параллельно осциллограф. Увеличивая ток (см. Инструкцию по эксплуатации), проконтролируйте наличие биполярных импульсов. Смысл в том, что бы проконтролировать работы обоих плеч выходного каскада (DA1). Уровни положительного и отрицательного импульса должны быть одинаковыми, а величина не ниже 20В (при установке величины тока примерно в среднее положение).

В данном стимуляторе используется два вида электродов. Один из них в виде клипсов на уши, а второй в виде одного электрода на лоб и двух электродов, которые крепятся за ушами на поверхности головы на уровне мочек ушей.

Электроды лучше изготавливать из металлов не подверженных коррозии или хотя бы имеющих такое покрытие.

ВНИМАНИЕ! Для каждого из режимов требуется применять свой вид электродов (см. Инструкцию по эксплуатации).

Подробно о том, как пользоваться стимулятором, его режимах, особенностях интерфейса и т.п. читайте в ИНСТРУЦИИ по эксплуатации. Она прилагается к данной статье. Так же в приложении ищите прошивку, чертёж печатной платы, чертёж для изготовления клипсов на уши и рисунок на переднюю панель для трансфертной плёнки.

ВНИМАНИЕ! Автор не несёт никакой ответственности за возможный вред здоровью при неправильной эксплуатации. В конструкции присутствует экспериментальный режим (программа 00) с возможностью регулировки параметров сигнала в широких приделах, что может негативно влиять на здоровье. Использовать данный режим автор не рекомендует, он предназначен для людей, понимающих принцип работы ТЭС.

Конструкция является некоммерческим проектом и своеобразной попыткой получить прибор аналогичный коммерческим, но стоимостью в 10-20 раз дешевле. Данная статья может свободно распространяться / передаваться / копироваться.

И напоследок несколько фотографий авторской конструкции.

Скачать прошивку, печатные платы в формате LAY вы можете ниже
Инструкция по эксплуатации прибора

Вопросы, предложения, пожелания и отзывы можно направлять на e-mail: black27512(кто-то из псовых)mail.ru или в ICQ 330898528.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Sprint-Layout
• Микроконтроллер
• AVR