人体に電流を流すためのハードウェアを作る

(このコンテンツは書きかけです)

はじめに

人体に電流を流すことで、筋肉を動かしたり感覚をコントロールしたりできることはよく知られています。

しかし、それには特殊な電極や高電圧が必要。一般の人が気軽に人体に電流を流すことは難しい状況でした。

このプロジェクトでは、

人体用電流源を作成することを目標としています。

このデバイスは 大変危険 です｡使用方法を間違えると死ぬ可能性があるので気をつけてください｡

死なないまでも､感電はします｡

プロトタイプを作成しました｡今後の課題としては､

極性を制御する方法がない(リレーを追加して解決する予定)
筋肉を制御できるかどうか確認していない(5ミリアンペア程度を定常的に流しても反応しないため､パルス状に瞬間的大電流を流す必要がありそうです｡あるいは､電極の位置に問題があるのかも知れません｡)
出力強化(今回使用したフラッシュ回路だと､出力容量の問題で5mA以上の電流を連続して流せませんでした｡筋肉を高精度に制御するには､昇圧回路の強化あるいは並列化が必要だと思われます｡)

高電圧を発生させる部品と、人体用の電極が必要になります。高電圧源についてはレンズ付きフィルムのフラッシュを、電極については低周波治療器のパッドを使用しました。

参考にした論文(参考資料参照)では電流制御にカレントミラー回路を使用していますが､回路が複雑になるのと部品の入手性の問題でここでは別の方法を用いています｡

今回の実装では極性の切替機能を付けていませんが､同様の理由により､元論文で採用されているHブリッジよりリレーを使用したほうが良いでしょう｡

レンズ付きフィルム(フラッシュ機能付きのもの): フラッシュ回路(300V程度の電圧が得られる)を使用します｡
低周波治療器の電極: 今回はオムロンロングライフパッドHV-LLPAD を使用しました｡低周波治療器7HV-F125 に付属していたものです｡電極パッド単体で買う場合､ケーブルが付属していないと思われるので各自でどうにかしてください (購入する場合､オムロンHV-CODE-A2)｡
耐圧300V以上のFET: 電流の制御に使用します｡トランジスタでも良いのですが､高耐圧のもので入手性が良いものが見当たらなかったので｡今回は秋月電子で入手可能な FQPF3N90 を使用しました｡高耐圧のFETの場合､制御に必要な電圧も高いので注意してください (データシートのV_GS-I_G特性を参照)｡ 5V程度では電流が流れないものもあるようです｡今回､制御用電源に9Vを採用したのはこれが理由です｡
OPアンプ: 片電源で使用するので､レールtoレール動作が可能なものを使用してください｡

レンズ付きフィルムからフラッシュ回路を取り出し､加工します｡

回路には､充電用とフラッシュ用にスイッチが二つ付いています｡

電池をつなぐだけで充電を開始するよう､充電用スイッチは短絡させます｡

フラッシュ用スイッチは､不要なので取り外します｡

低周波治療器用の電極はそのままでは大きすぎるので､用途に応じててきとうに切ってください｡

ふつうの回路なのでふつうにくみたててください｡

しっかり絶縁しましょう!

高電圧がかかるラインに不用意に手が触れないように(感電しました)｡

また､電流検出用抵抗がGNDの上についている関係上､電極を装着した状態でGND/VCCに触るのも危険です(制御がきかず無制限に電流が流れるので感電します(しました))｡

実験の際には電極を装着した状態で可変抵抗をコントロールすることになるので､そのあたりの絶縁をしっかりやっておきましょう｡

平衡感覚をつかさどる三半規管のあたりに電流を流すことで､身体が傾いているように感じることが出来ます｡

耳の後ろのあたりに電極を装着し､電流が頭部を貫通するようにしてください｡

1mA程度流すと､傾いているように感じられます｡たのしいです｡