Публикуется в электронном виде на правах учебного курсового проекта.

О совсем других матрицах: новое направление в развитии мультимедийных технологий

Известный американский ученый, профессор Кевин Ворвик ( [подробнее о нем здесь]) провел операцию по вживлению под кожу собственной руки матричного электрода, который позволил измерять электрические токи на нервных окончаниях одновременно в 100 х 100 = 10,000 точках. Электроды были расположены на металлической (титановой) пластине размером 3,5 см в длину и 2,7 см в ширину примерно через каждые 0.02 мм.



Матрица находилась под кожей, а провод выходил подобно катетеру к блоку измерителя и компьютеру. Движения руки профессора вызывали изменение картины распределения электрических потенциалов на нервных окончаниях, расположенных в месте вживления электродной матрицы, что и регистрировал компьютер в его лаборатории. На схеме вживленная матрица передает измеряемые на нервных клетках потенциалы на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с коммутатором (К) для измерения потенциалов в разных точках с высокой скоростью и затем информация в цифровом виде поступала для обработки в компьютер.



Почти в том же месте, где это делал профессор Кевин Ворвик мы проверили возможность распространения стимулирующих импульсов по нервным клеткам. Для примера мы выбрали проверку возможности "слышания" звуков при передаче электрических сигналов на нервные окончания, густо распределенные неглубоко под кожей. Согласно учебнику по нейрофизиологии, нервные окончания передают сигналы раздражения в ответственные за различные формы восприятия участки коры головного мозга и в том числе в участок ответственный за восприятие звуков.



В качестве держателя электродов использовался конденсатор, так как его емкость не влияет на динамику звукового сигнала.



Места для пирсинга электродов отмечены! Ткань богатая нервными оконачаниям находится неглубоко от поверхности кожи - не более 2...5 мм так что насквозь как при пирсинге ее пробивать не пришлось и электроды были введены под кожу точно также как вводится игла шприца при подкожной инъекции. Для надежности электроды были закреплены сверху пластырем, который удерживал и кабель.



Эксперимент удался! :) Песня с альбома популярной немецкой группы "Tokio Hotel" действительно была слышна синхронно с негромко работающей рядом компьютерной колонкой, хотя определить локализацию источника формирующего акустическую картину за счет стимуляции нервных окончаний оказалось весьма затруднительным.

Таким образом мы получили экспериментальное подтверждение возможности развития данного направления мультимедийных технологий.

Подобные разработки в СССР

Аналогичные медицинские опыты на лабораторных крысах и обезьянах шимпанзе проводились в СССР в научно-исследовательской части (НИЧ) "Сектор" которая находилась недалеко от территории жилого городка войсковой части №52605, который назывался в то время [г. Курчатов] (п/я "Семипалатинск-21"). Ветераны этой лаборатории хорошо помнят характерный запах из крематория этой лаборатории где ежедневно сжигались трупы погибших подопытных крыс и обезьян. Данные опыты курировались Министерством Среднего специального Машиностроения СССР, которое также имело отношение к разработкам советского атомного оружия.

При проведении опытов в "Секторе" в том числе использовалась и микроминиатюрная сборка для передачи телеметрической информации о состоянии подопытных животных, что было очень удобно так как за лабораторными животными можно было наблюдать круглые сутки то есть даже тогда, когда они находились в клетках. При этом величина электрических потенциалов на группах нервных окончаний в местах вживления датчика передавалась по радио на регистрирующие устройства лаборатории - самописцы примерно также, как это происходит при съемке привычной электроэнцефалограммы (ЭЭГ) у пациентов поликлиник.

Технически интересные решения использованные в этой схеме

Стоит отметить применение однокристального операционного усилителя (на схеме обозначен как A1) с очень большим коэффициентом усиления - 100,000...1,000,000. Таким образом, схема позволяла измерять два потенциала, отличающиеся всего на несколько нановольт, что является очень высоким показателем чувствительности даже для современных измерительных приборов. Другим интересным решением является источник питания схемы, позволяющий работать без использования батареек, которые к тому же занимают много места в устройстве. Для питания усилителя и однотранзисторного передатчика в схеме используются электролитические емкости, которые все время подзаряжаются наводками от расположенных рядом проводов питания приборов, вокруг которых обычно впустую :) растрачивается магнитная энергия наводок с частотой сети 50 Герц. Для накопления электрической энергии используется резонансный LC-контур (на схеме: L3,C7) настроенный на частоту 50 Гц. Единственным недостатком такой схемы является то, что она не может подпитывать сборку "в чистом поле". В лабораториях как правило много проводов по которым идет электрический ток и которые создают магнитное поле достаточное для нормальной работы схемы питания сборки.



На нижней стороне сборки, залитой пластмассой, остаются незалитыми контактные площадки (P1, P2) в виде монеты и круглой полосы вокруг нее. Естественно электрические потенциалы снимаются не с отдельных нервных окончаний, а с их групп.



Размеры сборки примерно 4 мм х 7 мм

Совсем не обязательно чтобы передатчик работал на частоте приема. Он может работать и ниже по частоте, в то время как приемник будет принимать гермонику основного сигнала (например, частота передатчика 27.12 МГц, а приемник будет принимать 15-ую гармонику, соответствующую 27.12 х 15 = 406.8 МГц!



Точками a и b на схеме обозначены точки включения катушки связи антенны, настроенной на частоту гармоники.

В "минсреднемаше" был и такой проект: классический детекторный приемник выполненный по микроминиатюрной технологии в виде сборки помещался в высверленное отверстие для пломбы. Внизу остается нервное окончание касающееся электрода на торце сборки. Таким образом, радиосигнал стимулирует нервное окончание.



Трансформатор (катушки L2,L3) называется "деполяризатор" и нужен для того чтобы избежать эффекта поляризации нервных окончаний за счет накопления ионов металла электрода на одной группе нервных окончаний, что полностью делает их нечувствительными через довольно небольшое время.

Другой вариант предполагал размещение точно такой же схемы сборки в виде пластмассовой "капли" с выступающими наружу острыми металлическими электродами. Такая пластиковая "капля" пинцетом вводилась в ухо и устанавливалась на его внутреннюю поверхность. Для закрепления "капли" пинцетом нажимали на нее так чтобы электроды пробивали кожу и входили в нее на глубину 4...7 мм, закрепляя ее на ней.



Сборка была сделана так:



Обозначение деталей соответствует схеме приведенной выше.

[К содержанию]

© 2009 г. Сайт оптимизирован для удобного чтения на мобильных телефонах. Сайт подготовлен при поддержке специалистов компании [Гротек]. Данный сайт не содержит какой-либо (любой) противоправной, а равно - противозаконной информации, либо информации нарушающей чьи-либо гражданские права, а также не сообщает какой-либо (любой) иной (другой) информации могущей привести к противоправным деяниям, если таковые наступают в результате неправильной трактовки этой информации, либо неправомерного ее применения.