В последние 15 лет представлено много современных моделей универсальных механизмов. Они могут работать как при статичном, так и переменном токе. Такие варианты отлично подходят тем, для кого не играет большой роли высокое качество сварочных соединений.

Но для того, чтобы итоговый шов был крепким, необходимо приобретать специальные электроды, позволяющие работать с постоянным током. Если их применять, то можно избежать разбрызгивания металла и получить ровное соединение.

Когда покупаете электроды, не стоит на них экономить. Учитывайте, чтобы они были выполнены по Госстандарту. Также не выбирайте модели, чьих производителей вы не знаете. Работая с электродами низкого качества, вы рискуете получить неровную поверхность.

Это несмотря на то, что внешне такие электроды аналогичны высококачественным единицам. Но вы точно заметите разницу, когда начнёте сварочные работы.

Когда вы работаете с постоянным током, то материал электрода не имеет такого значения, как его качество. Стоит убедиться заранее, что материал отвечает вашим рабочим требованиям. Только после этого можно начинать сварку.

Электроды, используемые для работы с постоянным током, обладают некоторыми преимуществами, если сравнивать их с универсальным материалом. Список некоторых из них ниже:

• широкий выбор диаметра;
• большое разнообразие покрытий;
• возможность работы новичкам без опыта;
• итоговое сварочное соединение хорошего качества без использования флюса.

Механизмы имеют некоторые недостатки:

• работа только с постоянным током;
• высокая стоимость деталей;
• необходимость учета всех характеристик материалов.

Чтобы разобраться в этом вопросе, посмотрите на таблицу, прикрепленную ниже.

В 4 случаях из 5 при изготовлении применяют карбонат, также ферросплавы и магний. Начинка аппарата отличается по типу производителя, и зависит от размера механизма.

Технические особенности

Электроды обладают особыми характеристиками, на которые не влияет марка аппарата. Часто их указывают на пачках, в которых продают электроды.

Многие стержни постоянного тока обладают аналогичными характеристиками. Ознакомьтесь с таблицей характеристик механизмов УОНИ 13/45.

Производитель

Изучите техническую сторону марок, которые популярны последние 10 лет. Их выбирают как опытные, так и мастера-новички.

Такие механизмы проверены многолетней работой и разными режимами сварки:

• УОНИ 13/45. Считаются маркой, которую выбирают в 9 случаях из 10. Позволяет получить герметичный шов, а также работать с углеродистой и низколегированной стальной конструкцией. Подходит для тех деталей, которые в будущем будут подвергаться высокому давлению. Марку используют достаточно часто, если речь идет о сложных металлоконструкциях. У таких электродов предусмотрен выпуск с базовым покрытием. Перед тем, как материал идёт на продажу, он проходит проверку на соответствие санитарным требованиям. Эта модель подойдет, если опыт вашей работы более 5 лет.
• ОЗС 12. Эта марка также пользуется высокой популярностью. Идеальна для сложных соединений, которые должны быть качественными и служить долго. Ее используют, если сварка происходит с невысоким углеродным составом. Вы сможете варить в любом положении, избегая вертикального размещения.
• ОЗС 4. Инструмент позволит работать даже тогда, когда внешние условия мешают процессу. Электроды отлично себя ведут с грязными материалами и такими, которые подвержены коррозии. Если вам нужно варить низколегированную или углеродистую конструкцию – смело выбирайте эту модель.
• МР 3С. Этот вариант подойдет в том случае, если вы только начинаете сварочные работы. Шов по итогу получается ровным, без изъянов. Можно работать со сталью любого вида.
  
  Как выбрать электроды

Это сложный вопрос, который нередко появляется у начинающих мастеров. Они сильно удивляются, когда узнают, что ответа на него нет. Каждая модель идеальна для отдельно взятого сварщика. То, что пригодилось вам, не всегда понравится вашему коллеге.

И наоборот. У всех марок для сварки постоянным током есть свои особенности, которые стоит учитывать при сварочных работах. Определите для себя, какие цели вы преследуете. Но есть базовые моменты, о которых не нужно забывать.

Как выбрать

Ищите электроды исходя из материала, который применяют для его изготовления. Некоторые виды могут служить для работы с определенным видом конструкции.

Учитывайте этот момент. Многие стержни для работы с постоянным током производят для металлообработки стали.

Нужно будет постараться, чтобы узнать подробности как о деталях, так и электроде для постоянного тока. Обязательно спрашивайте о сертификатах качества на продукцию. Бывают такие продавцы, которые не брезгуют торговать подделкой.

Стоит проверять этот момент очень тщательно, потому что продукция может быть не лучшего качества.

Выберите для себя, какой диаметр должен быть у электрода. Также не забывайте о размерах металлоконструкции. Следуйте простому правилу: чем больше толщина детали, тем выше окружность стержня.

Если не обращать внимание на этот момент, тогда металл или не доварится, или изменит свою форму. Отклонение – не больше одного миллиметра.

Определить правильный режим работы машины – значит сделать половину дела. Даже если диаметр электрода для сваривания постоянным током и характеристики материала подобраны правильно, вы рискуете ошибиться с режимом тока. Тогда вся работа не будет иметь смысла.

Режимы функционирования

Это момент, о котором не стоит забывать. Как выбрать режим работы? Первым делом посмотрите на размещение детали в пространстве. Во время металлообработки металл будет стекать вниз под силой притяжения.

Если вы варите вертикально – тогда установите силу тока на минимум. Это позволит следить за скоростью плавления конструкции. Следуя такой же логике, определите режим сварки для других размещений.

Вам поможет таблица, где рассказываем подробнее обо всех режимах работы.

Подведём итоги

В нашей статье описаны моменты о том, с какими электродами лучше работать при постоянном токе.

После того, как вы примените эту информацию на практике, обязательно поделитесь с нами в комментариях. Успехов в работе!

Сварочные электроды для сварки постоянным током:марки,какие лучше

Сваривание постоянным током обеспечивает качественное и надежное соединение, которое обладает высокой крепостью. Чтобы его достичь, требуется использовать электроды для постоянного тока. Естественно, что на рынке попадаются и универсальные модели, которые подходят и для сварки переменным током, но есть и те, что работают только на одном роде. Постоянный ток дает ровный шов и легкость его образования. Он создает такие условия, при которых неровности пропадают, а металл в расплавленном состоянии практически не разбрызгивает капли. Стоит отметить, что такие дефекты присущи только при наличии полярности тока и когда осуществляется переход через ноль.

Электроды для сварки постоянным током

Здесь выдвигаются особые условия к качеству расходных материалов, так как в ином случае можно испортить не только шов, но и основной металл. Многие современные сварочные трансформаторы поддерживают оба режима, но все специалисты отмечают более высокую надежность. Внешне электроды для постоянного тока ни чем не отличаются от других, но при самом процессе соединения они будут проявлять огромную разницу в поведении. При их подборе режим тока будет более важным, чем состав. Они используются для особенно ответственных объектов, которые предназначены для эксплуатации в течение длительного времени.

Преимущества

• Качество шва здесь является более высоким;
• Отсутствует разбрызгивание, благодаря чему электроды для сварки постоянным током могут легко применять в любом пространственном положении;
• Широкий выбор моделей на рынке;
• Легкое проведение процесса сварки;
• Даже при отсутствии использования дополнительных материалов они дают крепкую связь.

Недостатки

• Ограниченный диапазон действия;
• Сложность подбора, в зависимости от условий работы.

Физико-химический состав

Зачастую электроды для сварки постоянным током имеют основное покрытие, но могут встречаться и другие варианты. Самыми распространенными элементами, которые входят в данный состав, являются магний, карбонаты, ферросплавы и плавиковый шпат.

Помимо этого в химическом составе встречаются еще и следующие элементы:

В некоторых случаях состав может меняться не только от марки, но и от размера, что влечет за собой изменение физических свойств наплавленного металла.

Технические характеристики

Каждый сварочный электрод постоянного тока, который принадлежит к той или иной марке, обладает своими характеристиками. Но данный тип в целом имеет свои повторяющиеся особенности. На примере технических характеристик сварочных электродов УОНИ 13 45 можно рассмотреть, какие свойства имеются у наплавленного металла.

Марки электродов для сварки постоянным током

Здесь перечислены основные марки, которые пользуются популярностью на современном рынке:

• УОНИ-13 45. Во время выпуска проходит санитарно-эпидемиологическое заключение. Его используют для сталей с низким уровнем легирования и со средним содержанием углерода. Благодаря высокой герметичности ими заваривают емкости, работающие под давлением. Также сваривают толстые металлические изделия и заваривают дефекты, образованные после литья. Обладают основным покрытием.
• УОНИ-13 45. Его используют для сталей с низким уровнем легирования и со средним содержанием углерода. Благодаря высокой герметичности ими заваривают емкости, работающие под давление и строительные металлоконструкции. Обладают основным покрытием

Электроды для сварки постоянным током марки УОНИ-13 45

• ОЗС-12. Используются для соединения ответственных конструкций, произведенных из низкоуглеродистой стали. Пригодны для всех пространственных положений, за исключением вертикального.

Электроды для сварки постоянным током марки ОЗС-12

• ОЗС-4. Используется для сваривания низкоуглеродистых и углеродистых сталей. Имеет минимальные требования к чистоте поверхности и может варить даже заготовки с ржавчиной.

Электроды для сварки постоянным током марки ОЗС-4

• МР-3С. Для сварки низколегированных и углеродистых сталей. Наплавленный металл образует ровный вид соединения и очень легко ложится в процессе сварки.

Электроды для сварки постоянным током марки МР-3

Обозначение и маркировка

Маркировка электродов для сварки постоянным током обозначает род при помощи цифр. В самом конце полного названия марки стоит цифровое обозначение, и если там имеется «0», то эти электроды предназначаются исключительно для постоянного тока. К примеру, Э50А УОНИ 13 55 5,0УД Е514(4) Б 20, у которых как раз имеется «0» в конце, должны использоваться только для постоянного тока обратной полярности.

Выбор

Многих интересует вопрос, какие лучше электроды для сварки постоянным током. Это весьма актуальный вопрос, так как имеется огромное количество производителей и марок, а от качества расходного материала зависит эффективность работы. В первую очередь нужно обратить внимание на соответствие стандартам качества и наличие сертификатов. После этого следует выбирать материал по типу металла, из которого сделан стержень. Он должен быть максимально схож с тем, что придется сваривать. Ведь некоторые марки могут быть рассчитаны только на низколегированные стали. Так же может быть направленность на низкое и среднее содержание углерода. Данный тип преимущественно работает со сталями, так что подбор придется делать из узкого сегмента материалов.

После этого следует определиться с размерами. Диаметр электрода не стоит выбирать меньше, чем толщина заготовки, так как есть риск, что он не сможет проварить всю конструкцию целиком. Толщина должна совпадать с диаметром, или же электрод может толще, не более 1 мм. Это влияет на удобство сваривания, так как состав в выбранной марке уже не будет меняться.

«Важно!Все особенности выбора могут оказаться бесполезными, если не будет подобран правильный режим тока, под которым материал сможет раскрыть весь свой потенциал. »

Основные режимы и нюансы применения

Режимы во многом зависят от положения, в котором проводится сваривание. Ведь из-за земного притяжения расплавленный металл будет стекать вниз, так что при потолочном и вертикальном положении требуется уменьшить силу тока, чтобы все плавилось не так быстро.

Безопасный стимулятор постоянного тока 2: концепция и конструкция

• Список журналов
• Рукописи авторов HHS
• PMC4034342

В качестве библиотеки NLM предоставляет доступ к научной литературе. Включение в базу данных NLM не означает одобрения или согласия с содержание NLM или Национальных институтов здравоохранения. Узнайте больше о нашем отказе от ответственности.

Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. Авторская рукопись; доступно в PMC 2014 27 мая.

Опубликовано в окончательной редакции как:

Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2013; 2013: 3126–3129.

PMCID: PMC4034342

NIHMSID: NIHMS582841

PMID: 24110390 9001 1

, Member, IEEE and , Member, IEEE

Информация об авторе Информация об авторских правах и лицензии Отказ от ответственности

Практически все нейропротезы используют переменные двухфазные импульсы тока для стимуляции нервной ткани. Хотя этот метод может эффективно возбуждать нейроны, он не очень эффективен для их торможения. Напротив, постоянный ток (DC) может возбуждать, тормозить и модулировать чувствительность нейронов. Однако стимуляция постоянным током биологически небезопасна, поскольку нарушает критерии безопасного введения заряда. Ранее мы описали концепцию безопасного стимулятора постоянного тока (SDCS), который преодолевает это ограничение. SDCS направляет постоянный ионный ток в ткань, переключая жидкостные клапаны в фазе с двухфазными импульсами тока, подаваемыми на металлические электроды внутри устройства. Первоначальный прототип этого устройства, SDCS1, мог как подавлять, так и возбуждать вестибулярный нерв с помощью стимуляции постоянным током, производимой устройством. В процессе создания SDCS1 мы выявили несколько проблем, которые необходимо решить для дальнейшего развития этой технологии. Следовательно, мы разработали SDCS2, который устраняет периодические перерывы в токе стимуляции, наблюдаемые в исходной конструкции SDCS1, и достаточно мал для использования на голове в хронических исследованиях на животных.

Кардиостимуляторы, кохлеарные имплантаты и практически все другие постоянно имплантируемые нейроэлектронные протезы, используемые в клинических условиях, основаны на сбалансированных по заряду двухфазных импульсах или других формах переменного тока (AC) для возбуждения нервной или мышечной активности без запуска электрохимических реакций, которые в противном случае высвободили бы токсичные вещества на границе раздела электрод-физиологический раствор [1;2].

Многие неврологические нарушения лучше всего лечить с помощью протезов, которые могут как возбуждать

В отличие от анодной фазы короткого двухфазного стимулирующего импульса, непрерывный анодный

Элегантное решение этой дилеммы первоначально было описано Spelman et al. для лечения нейросенсорной тугоухости. , который создал переключающую сеть, которая эффективно доставляла поток ионов постоянного тока в ткань-мишень путем переключения механических клапанов в фазе с прямоугольными волнами переменного тока, приложенными к металлическим электродам, погруженным в солевой мост [11;12]. Этот подход обеспечивает постоянный ионный ток через ткань, гарантируя, что оба металлических электрода всегда работают в пределах классических порогов «безопасной инъекции заряда». Основываясь на этой идее, мы создали прототип безопасного стимулятора постоянного тока (SDCS), SDCS1, используя стандартное лабораторное оборудование [13].

Концептуально, первая разработанная нами SDCS, SDCS1, подает импульсы переменного тока на электроды, подвешенные на противоположных концах тора, заполненного ионным раствором (называемым «физиологическим раствором» в ). При каждом изменении полярности стимуляции клапаны по обе стороны от каждого электрода меняются с открытого на закрытое и с закрытого на открытое, эффективно модулируя путь ионного потока через каждый клапан между низким импедансом и высоким импедансом. Две удлинительные трубки, соединенные с боковыми сторонами тора, направлены внутрь корпуса, замыкая цепь ионного тока. демонстрирует эту концепцию, сравнивая два состояния аппарата. На обеих панелях рисунка ионный ток течет слева направо через стимулируемую ткань. Таким образом, непрерывная прямоугольная волна переменного тока, управляющая устройством, будет доставлять постоянный ионный ток через ткань слева направо. Эта система также решает проблему накопления ионов, создавая замкнутый путь для движения ионов, так что анионы, поступающие в электродную трубку справа, заменяются анионами, вытекающими из электродной трубки справа. левый.

Открыть в отдельном окне

(A) Концепция SDCS. Две панели представляют два состояния одного и того же устройства. (Слева) Ток течет от нижнего электрода к верхнему. (Справа) Ток меняет направление, но поскольку клапаны меняют состояние вместе с направлением электрического тока, ионный постоянный ток (обозначенный жирной красной стрелкой) по-прежнему протекает через электродные трубки слева направо через ткань. Клапан A1 всегда находится в том же состоянии, что и клапан A2, а клапан B1 всегда находится в том же состоянии, что и клапан B2, и все они переключаются синхронно с изменением полярности электродов. (B) Выходной ток, когда система полностью работоспособна.

Чтобы подтвердить, что SDCS может подавать ионный постоянный ток, как предполагалось, мы построили и испытали прототип SDCS, SDCS1 . Мы использовали нормально закрытые клапаны от Ehcotech International Inc., Сан-Диего, Калифорния, модель DDB-CD-12VDC, соединенные с лабораторными трубками, заполненными физиологическим раствором. Работа клапанов была синхронизирована с изменением полярности электродов, поскольку работа клапанов управлялась одним и тем же сигналом переменного тока прямоугольной формы, подаваемым на электроды e _A и е _В . Между чувствительными электродами, расположенными на выходе устройства, был подключен изолированный осциллограф для измерения выходного тока ВСД1. Текущий выход системы показан в .

Точность выходного сигнала SDCS1 ухудшилась из-за периодических прерываний подачи тока из-за неидеального поведения клапанов (красный овал). Прерывания произошли из-за того, что ионный ток обходит ткань, когда клапаны временно и одновременно открыты во время клапанных переходов. Например, если A1 и B1 временно разомкнуты во время перехода, короткое замыкание вызывает шунт через систему, и ток через ткань не течет. Этот артефакт может длиться до 50 мс. Ухудшенная достоверность потока постоянного тока, создаваемого SDCS1, была приемлемой для острых исследований принципа работы SDCS (эффективно приводящего к постоянному току плюс пульсирующий стимул ~ 1 Гц) [14; 15], но плавный поток постоянного тока (или низкочастотный аналог) форма волны) ток без перерывов необходим для непрерывного возбуждения или торможения ткани-мишени.

Чтобы исключить прерывания потока постоянного тока и уменьшить размер устройства, мы разработали SDCS2, в котором используются две системы SDCS в расположении, показанном на рис. Одна система пропускает ток через ткань, в то время как другая закрывает все клапаны, а затем последовательно открывает следующий набор клапанов. Промежуточный этап закрытия всех клапанов в системе, в которой происходит переход между клапанами, предотвращает токовые шунты.

Открыть в отдельном окне

SDCS2 состоит из двух систем SDCS. Одно состояние системы, показанное на рисунке, также указано в первой строке таблицы и выделено красным цветом. Каждая строка таблицы указывает состояние системы. Столбцы показывают ориентацию открытия/закрытия каждого клапана и направление тока, подаваемого источниками тока I1 и I2. Система предназначена для устранения прерывания прохождения ионного тока через ткань-мишень (обозначено пунктирным квадратом) независимо от скорости клапанных переходов. Предполагается, что состояния последовательно переходят от S1 к S12 и циклически возвращаются к S1 после достижения состояния S12.

A. Устранение артефактов

В состоянии системы, отмеченном красным в таблице и показанном в (*S1), I1 пропускает ток через ткань, а I2 отключен. Чтобы переключить клапаны с открытого на закрытый и с закрытого на открытый в правой системе (I2) из ​​состояния, изображенного на , мы сначала закрываем клапаны D, как указано в состоянии S2. Поскольку клапаны C остаются закрытыми во время этой операции, закрытие клапанов D не вызовет перерыва в протекании тока, даже если клапаны D закрываются относительно медленно или не закрываются одновременно. Затем мы открываем клапаны C, как указано в состоянии S3. Этот переход не вызывает перерыва в протекании тока, потому что клапаны D теперь закрыты. Наконец, мы передаем текущее управление правой системе (I2) и одновременно отключаем левую систему (I1), переходя в состояние *S4. Поскольку этот переход электронный, а не механический, он очень быстрый и не вызывает прерывания тока. В таблице звездочкой отмечены состояния системы, при которых меняются только источники тока без вентильных переходов. Затем процедура повторяется для левой (I1) системы, сначала закрывая клапаны B, а затем открывая клапаны A, в то время как правая (I2) система пропускает ток через ткань. Эти состояния системы обозначены состояниями S5 и S6 соответственно. Таким образом, SDCS2 позволяет избежать всех артефактов перехода клапана, даже когда клапаны работают медленно. Состояние системы возвращается к *S1 после S12.

B. Уменьшение размера

Мы создали многоуровневую конструкцию прототипа 3D-принтера для этого устройства, которое может служить шаблоном для будущей полностью имплантируемой и миниатюризированной версии с использованием микроэлектромеханических (МЭМС) и микрофлюидных технологий. показывает модель автоматизированного проектирования (САПР) этой конструкции. Четыре слоя собираются в стопку. Первый слой имеет вертикальную стойку, которая используется в качестве направляющей для точного позиционирования трех других слоев. Слой 1 содержит каналы для жидкости, каждый из которых соответствует каналам, изображенным между клапанами. Два полых порта, отходящие от сторон слоя 1, обеспечивают выход устройства и предназначены для подключения к катетерам, заполненным физиологическим раствором, которые подают электрический ток к ткани-мишени.

Открыть в отдельном окне

Строительство SDCS2. А. компоненты дизайна. Б. собранное устройство. Два из четырех контроллеров клапанов изображены с никель-титановыми приводными проводами. Каждый контроллер клапана управляет одной парой клапанов: (A1 и A2), (B1 и B2), (C1 и C2) и (D1 и D2). C. Крупный план слоев конструкции 1 и 2 с указанием расположения металлических электродов и клапанов. D. Фотография первого SDCS2, изготовленного в 3D.

Слой 2 добавляет в конструкцию клапаны, как показано на рис. Каждый клапан (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1 и D2) содержит два отверстия, которые соединяются с соответствующими каналами на уровне 1. Центральное отверстие окружено сплошным кольцом, которое утоплено примерно на 1 мм от отверстия. верхняя часть слоя 2. Когда слои 1 и 2 собраны и физиологический раствор заполняет каналы, между центром и боковым отверстием существует прямой путь электропроводности. Этот путь проводимости прерывается, когда центральное отверстие затыкается, чтобы перекрыть клапан.

Клапаны открываются и закрываются с помощью подъемника, показанного на уровне 3. Каждый подъемник оснащен двумя плунжерами, которые располагаются непосредственно над кольцами клапана уровня 2. Тонкий лист силикона помещается между слоями 2 и 3 для предотвращения образования солевого раствора. от утечек из слоев 1 и 2, а также для обеспечения прокладки между каждым плунжером клапана в слое 3 и соответствующим кольцом в слое 2. Плунжеры обычно нажимают на кольца, удерживая клапаны закрытыми. Каждый подъемник управляет двумя клапанами одновременно (клапаны A, B, C или D).

Проволока из никель-титанового сплава диаметром 100 мкм (также известная как «нитинол» или «мышцы») используется для открытия клапанов. Провода сжимаются примерно на 5% своей длины при активации током 180 мА (или при нагревании до ~ 90 ° C). При активации они сжимаются с силой, равной 150 г. Когда ток отключается, они возвращаются к своей первоначальной форме под действием силы растяжения, эквивалентной 28 g. При комнатной температуре они могут циклически переключаться между расширенным и сжатым состояниями с частотой примерно 2 Гц в течение > 1 млн циклов жизни. Провода прикреплены к подъемникам на уровне 3 с помощью опорной конструкции, обеспечиваемой уровнем 4 (). Когда провод электрически активируется постоянным током, он тянет соответствующий подъемник, чтобы открыть два клапана, управляемых этим подъемником. Эти клапаны закрываются, когда активация троса прекращается, и подъемник естественным образом возвращается в исходное положение и возвращает тросу его первоначальную форму. Хотя мы ожидаем, что нитиноловые приводы в конечном итоге должны быть заменены на более быстрые средства приведения в действие, более совместимые с производством систем MEMS, конструкции SCDS2 достаточно, чтобы помочь в экспериментах на животных с технологией SDCS.

также показывает расположение металлических электродов внутри устройства. Предполагая безопасный предел плотности заряда 100 мкКл/см ² [3–5], площадь электрода Pt/Ir должна составлять ≥50 мм ² для подачи 100 мкА в течение 500 мс.

Чтобы проверить правильность концепции системы в ее конструкции для устранения прерываний тока, мы построили стендовый прототип SDCS2, используя лабораторные трубки, два изолированных источника тока AM2100 (AM Systems, Carlsborg, WA) и зажимы с ручным управлением. клапанов A, B, C и D. Источники тока были настроены на переключение управления с интервалом в 20 секунд, чтобы дать время для ручного открытия и закрытия клапанов. Затем мы управляли системой в соответствии с переходами состояний, описанными в . Иногда клапаны A и B преднамеренно кратковременно закрывались импульсами в неподходящее время, чтобы проверить, действительно ли система чувствительна к неправильным переключениям клапанов.

показывает результаты лабораторного эксперимента, в ходе которого мы протестировали текущую концепцию прерывания SDCS2 с помощью лабораторных трубок. На рисунке показаны зависящие от времени состояния источников тока I1 и I2 и соответствующие изменения состояния, происходящие во время каждой фазы источников тока. Первые 20 секунд выходного тока показывают, что тестовая система действительно чувствительна к прерыванию тока, когда клапаны A и B работали неправильно (указано стрелками вниз). Когда система работает в соответствии с проектом, перебои в протекании тока исчезают, успешно устраняя сбои SDCS1, показанные на рис.

Открыть в отдельном окне

Поведение прототипа стенда SDCS2. Клапаны A и B преднамеренно кратковременно переводятся в закрытое положение (указано стрелками), чтобы продемонстрировать чувствительность системы к неправильной работе клапана. Когда система работает в соответствии с проектом, прерывания выходного тока, наблюдаемые при работе SDCS1, исчезают.

Мы показали решение для прототипа следующего поколения технологии SDCS, которое устраняет прерывания выходного тока, которые были неизбежны в исходной конструкции этого устройства. Мы предложили практическую конструкцию для SDCS2, которая должна позволять проводить хронические испытания на животных технологии нейронной стимуляции SDCS. Хотя срок службы каждого прототипа устройства ограничен примерно месяцем работы из-за максимальных рабочих циклов нитиноловой проволоки; многоуровневая конструкция прокладывает путь к дальнейшей миниатюризации этого устройства для имплантируемого решения с использованием жидкостных МЭМС или аналогичных подходов. В дополнение к миниатюризации этой технологии для постоянной имплантации, дальнейшая работа по разработке технологии SDCS должна учитывать ограничения безопасности и эффективности использования хронического ионно-постоянного тока для модуляции поведения нейронов в различных применениях нейронных протезов.

Исследование проводится при поддержке NIH R01-DC009255.

Джин Ю. Фридман, отделение отоларингологии, хирургии головы и шеи, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, 21205, США.

Charles C. Della Santina, отделение отоларингологии, хирургии головы и шеи и отделение биомедицинской инженерии, Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, 21205 США (ude.imhj@sdc)

Библиография

1. Guenther T, Lovell Н.Х., Суанин Г.Дж. Бионическое зрение: системные архитектуры: обзор. Эксперт. преподобный мед. Устройства. 2012 9 января(№ 1): 33–48. [PubMed] [Google Scholar]

2. Уилсон Б.С., Дорман М.Ф. Кохлеарные импланты: замечательное прошлое и блестящее будущее. Слышать. Рез. 2008 г., август 242 (№ 1–2): 3–21. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

3. Merrill DR, Bikson M, Jefferys JGR. Электростимуляция возбудимой ткани: разработка эффективных и безопасных протоколов. Журнал методов неврологии. 2005;141(№ 2) [PubMed] [Google Scholar]

4. Роббли Л., Роуз Т. Нервные протезы: фундаментальные исследования. Прентис-Холл; 1990. Электрохимические рекомендации по выбору протоколов и электродных материалов для нейростимуляции; стр. 26–66. [Google Scholar]

5. Роуз Т.Л., Роббли Л.С. Электростимуляция платиновыми электродами .8. Пределы электрохимически безопасного ввода заряда с импульсами 0,2 мс. IEEE Transactions по биомедицинской инженерии. 1990; 37 (№ 11) [PubMed] [Google Scholar]

6. Богер А., Бхадра Н., Густафсон К.Дж. Опорожнение мочевого пузыря с помощью комбинированной высокочастотной электрической блокады полового нерва и стимуляции крестцового корешка. Нейророл. Уродын. 2008; 27 (№ 5): 435–439.. [PubMed] [Google Scholar]

7. Carey JP, Della Santina CC. В кн.: Основы прикладной вестибулярной физиологии. Каммингс CW, редактор. Эльзевир; 2005. [Google Scholar]

8. Аран Дж. М., Казальс Ю. Электрическое подавление шума в ушах. Циба найдена. Симп. 1981; 85: 217–231. [PubMed] [Google Scholar]

9. Людтке К., Раштон А., Райт С., Юргенс Т.П., Мюллер Г., Мэй А. Эффективность анодной транскраниальной стимуляции постоянным током у пациентов с хронической болью в пояснице: дизайн, метод и протокол для рандомизированное контролируемое исследование. БМК. Опорно-двигательный аппарат. Беспорядок. 12 декабря 2011 г. (№ 1): 290. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

10. Йируска П., Брагин А. Высокочастотная активность в экспериментальных и клинических эпилептических очагах. Эпилепсия рез. 2011, декабрь 97 (№ 3): 300–307. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

11. Спелман Ф. Электроды и стимуляторы для стрального пресбиакузиса. Тридцать четвертый семинар по нейропротезированию. 2010 [Google Scholar]

12. Спелман Ф.А., Джонсон Т.Дж., Корбетт С.С., Клоптон Б.М. Устройство и способ лечения полосатой тугоухости. 2004 фев. 6,694190 Б1. [Google Scholar]

13. Фридман Г.Ю., Делла Сантина К.С. Безопасная стимуляция постоянным током для расширения возможностей нейропротезов. IEEE транс. Нейронная система. Реабилит. англ. 21 марта 2013 г. (№ 2): 319–328. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

14. Fridman GY, Della Santina CC. Добавление хронической стимуляции постоянным током улучшает динамический диапазон вестибулярного протеза. Зимнее научное совещание Ассоциации исследований в области отоларингологии. 2012 [Google Академия]

15. Фридман Г.Я., Давидович Н., Дай С., Делла Сантина С.С. Кодирование контралатерального вращения головы в вестибулярном протезе с использованием анодной стимуляции постоянным током для селективного ингибирования вестибулярного нерва. Встреча Midwinter Research Ассоциации исследований в области отоларингологии. 2011 [Академия Google]

Что такое транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS)?

Основы транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS):

Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) — это портативный носимый метод стимуляции мозга, который подает слабый электрический ток на кожу головы. Обычно применяется фиксированный ток от 1 до 2 мА ¹ . tDCS работает, подавая положительный (анодный) или отрицательный (катодный) ток через электроды на область. tDCS — это метод нейромодуляции, который вызывает немедленные и длительные изменения в функции мозга. Положение анодного и катодного электродов на голове используется для определения того, как ток течет к определенным областям мозга. Ток, подаваемый tDCS, НЕ достаточно силен, чтобы вызвать потенциал действия в нейроне; вместо этого его «подпорог» изменяет структуру уже активных нейронов. Думайте о мозге как об активном человеке, пытающемся что-то сделать или чему-то научиться, и tDCS, подстегивающем эту постоянную активность. На клеточном уровне ² , tDCS изменяет возбуждение нейронов и, усиливая синаптическую передачу между нейронами, увеличивает синаптическую пластичность ³ , которая, в свою очередь, является клеточной основой обучения. tDCS часто сочетают с обучением. Тренировка сама по себе производит обучение (синаптическая пластичность), а одновременная tDCS усиливает эти эффекты (повышает синаптическую пластичность). В настоящее время изучаются некоторые клинические применения tDCS: депрессия, шизофрения, афазия, зависимость ⁴ , эпилепсия, хроническая боль (мигрень, фибромиалгия), внимание и двигательная реабилитация. tDCS также используется для немедицинских оздоровительных приложений, например, для ускоренного обучения ⁵ , концентрация, расслабление и медитация. ⁶

Как выглядит устройство для транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS)?

Устройства tDCS представляют собой небольшие устройства с батарейным питанием. Обычно имеется панель управления, которая позволяет программировать устройство (устанавливать продолжительность и интенсивность стимуляции). Электроды надеваются на голову и удерживаются головным убором — обычно эластичным ремешком. Кабель соединяет каждый электрод со стимулятором. При включении стимулятора ток идет от устройства к электроду, а затем через мозг. Стимуляторы профессионального уровня имеют множество функций, которые помогают обеспечить переносимость и надежность стимуляции. Это включает в себя измеритель импеданса и измеритель тока.

Каковы побочные эффекты транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS)?

Исследования побочных эффектов tDCS продолжаются, но пока установленные побочные эффекты незначительны ⁷ и ограничены местом расположения электрода. Они включают временное покраснение кожи, зуд и покалывание. Другие предполагаемые побочные эффекты tDCS включают головную боль, тошноту и головокружение. Следует отметить, что эти последние три побочных эффекта, как было показано, проявляются почти с той же частотой, что и ложная стимуляция (фальшивая стимуляция) ⁸ При неправильном применении tDCS могут возникать другие побочные эффекты, такие как фосфен, представляющий собой временную неопасную вспышку света. Это может произойти, если электроды расположены слишком близко к глазу. Кроме того, неправильное введение tDCS может вызвать стандартные ожоги кожи. Нет никаких научных доказательств, демонстрирующих стойкие травмы или необратимые побочные эффекты от tDCS. Тем не менее, следует отметить, что все данные о переносимости и безопасности tDCS получены в результате контролируемых испытаний на людях с использованием специализированного оборудования и строго контролируемых протоколов (например, ограничение текущей продолжительности, количество сеансов).

На что похожа транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS)?

Во время tDCS большинство людей ощущают легкое покалывание, покалывание, зуд или тепло. Эти ощущения безболезненны и проходят при прекращении стимуляции. Однако «переносимость» tDCS зависит от качества принадлежностей, процедур настройки и использования интенсивности (несколько мА) и продолжительности (десятки минут), соответствующих стандартам tDCS. ²³

Чего мы не знаем о транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS)?

В то время как остаются вопросы о лучших приложениях для tDCS, существуют десятилетия исследований, обозначающих его причастный механизм. Недавняя работа предполагает, что активация глии и изменение внутриклеточной концентрации цАМФ и кальция в значительной степени способствуют эффектам tDCS. временная потенциация (ДП) и длительная депрессия (ДД).

Где можно пройти транскраниальную стимуляцию постоянным током (tDCS)?

В США tDCS имеет регулирующий статус «исследовательского» ¹⁰ . Это не указывает на эффективность; это означает, что FDA не выдало заключение. Как правило, FDA не дает заключения до тех пор, пока компании не проявят интерес к маркетингу устройства. В Соединенных Штатах компаниям не разрешается продавать tDCS по клиническим показаниям, таким как «лечение депрессии» или «лечение эпилепсии». Врачам в Соединенных Штатах разрешено проводить лечение «не по прямому назначению», то есть лечение, которое не одобрено FDA для данного показания. Исследовательским центрам по всему миру разрешено тестировать tDCS в контролируемых клинических испытаниях. В таких испытаниях каждый субъект должен подписать лист информированного согласия. Вы можете найти список испытаний tDCS здесь: Clinicaltrials.gov. В ЕС tDCS одобрен для лечения боли и депрессии. Вы можете использовать бесплатный инструмент ниже, чтобы найти врачей и клиники, которые предоставляют лечение на основе tDCS

Одобрена ли tDCS FDA?

tDCS в настоящее время не одобрен FDA. Это означает, что FDA США не оценивало и не одобряло «маркетинговую» заявку от компании. Это не означает, что FDA США приняло официальное решение об эффективности или безопасности tDCS для индукции любой спецификации, такой как депрессия или боль. В США tDCS для медицинского применения считается «исследовательским». FDA не читает клинические испытания и принимает решения на основе литературы, FDA США отвечает только на «маркетинговые» запросы, сделанные конкретными компаниями. FDA обычно не регулирует немедицинское использование устройств, включая использование для «здоровья». цели ¹¹ . В этом смысле важно отметить, что tDCS широко рассматривается исследователями и экспертами как заболевание с низким уровнем риска. Фактически, FDA предоставило письма «513g» нескольким компаниям, прямо разрешая им продавать tDCS для конкретных немедицинских целей. FDA также не регулирует медицинскую практику, то есть не регулирует работу врачей. По этой причине многие врачи назначают лечение «не по прямому назначению» — то, что, по мнению врачей, работает, но не имеет «маркетингового» ярлыка от FDA для компании. tDCS одобрен для лечения в большинстве стран мира ¹² , включая Европейский Союз ¹³ , Израиль и Сингапур. Таким образом, хотя tDCS в настоящее время не одобрена FDA, это не означает, что tDCS нельзя тестировать на законных основаниях или использовать в определенных контекстах.

Сколько стоит tDCS?

Стоимость устройств tDCS может варьироваться от примерно 100 долларов США за базовые «потребительские» устройства tDCS до тысяч долларов за системы tDCS исследовательского уровня. Существует широкий спектр функций и возможностей в различных устройства.

Может ли tDCS лечить тревогу?

Эффекты tDCS по снижению тревожности были зарегистрированы в нескольких клинических испытаниях ¹⁴ , проведенных ведущим медицинским центром. В США tDCS не одобрен для лечения медицинской тревоги. Методы, связанные с tDCS, такие как транскраниальная стимуляция переменным током (tACS), показали многообещающие результаты в клинических испытаниях ¹⁵ . Другой родственный метод, стимуляция краниальной электротерапии (CES), одобрен FDA для тревоги ¹⁶ .

Может ли tDCS лечить депрессию?

Несколько клинических испытаний показали, что tDCS может лечить депрессию ¹⁷ . tDCS также имеет гораздо меньше побочных эффектов, чем лекарства ¹⁸ . В США tDCS не одобрен для лечения депрессии. В большинстве стран мира, в том числе в Европе, tDCS одобрен для лечения депрессии ¹⁹ .

Каковы преимущества tDCS?

tDCS используется для многих различных приложений, которые включают изменение мозга, чтобы влиять на то, как люди думают или чувствуют ²⁰ . tDCS часто сочетается с какой-либо другой формой активности или обучения с целью tDCS повысить эту конкретную мозговую активность. Было показано, что tDCS заставляет людей учиться быстрее ²¹ . Например, tDCS может улучшить осознанность (электронная медитация). Люди также заинтересованы в tDCS для увеличения ²² «рабочей памяти».

Поделиться |

Содержимое не предназначено для замены профессиональной медицинской консультации, диагностики или лечения. Всегда обращайтесь за советом к своему врачу или другому квалифицированному поставщику медицинских услуг по любым вопросам, которые могут у вас возникнуть относительно состояния здоровья.

1. Вудс А.Дж., Антал А., Биксон М., Богджио П.С., Брунони А.Р., Сельник П.… Ницше М.А. Техническое руководство по tDCS и связанным с ними инструментам неинвазивной стимуляции мозга. Клиническая нейрофизиология. 2016;127(2):1031–1048. 2. Выступление доктора Майкла Ницше о физиологических основах tDCS на YouTube. 3. Кронберг Г., Рахман А., Шарма М., Биксон М. и Парра Л., 2020. Стимуляция постоянным током повышает пластичность Хебба в лабораторных условиях. Стимуляция мозга 4. Эхтиари Х., Таваколи Х., Аддолорато Г., Баекен С., Бончи А., Кампанелла С., Каштело-Бранко Л., Шале-Буджу Г., Кларк В.П., Клаус Э., Даннон П.Н., Дель Феличе А., Ден Уйл Т., Дайана М., ди Джаннантонио М., Федота Дж. Р., Фитцджеральд П., Галлимберти Л., Гралль-Броннек М., Херреманс СК, Херрманн М.Дж., Джамиль А., Хедр Э., Куимцидис С., Козак К., Крупицкий Э., Ламм С., Лехнер В.В., Мадео Г., Мальмир Н. , Мартинотти Г., Макдональд В., Монтемитро К., Накамура-Паласиос Э.М., Насехи М., Ноэль Х, Носратабади М., Паулюс М., Петторрусо М., Прадхан Б., Прахарадж С.К., Рафферти Х., Салем Г., Салмерон Б.Дж., Соважет А., Шлютер Р.С. , Сержиу К., Шахбабаи А., Шеффер К., Спаньоло П.А., Стил В.Р., Юань Т-Ф, ван Донген Дж., Ван Ваес В., Венкатасубраманян Г., ВердехоГарсия А., Вервир И., Уэлш Дж., Уэсли М.Дж., Виткевиц К., Явари Ф., Зарриндаст М. Р. , Zawertailo L, Zhang X, Cha YH, George TP, Frohlich F, Goudriaan AE, Fecteau S, Daughters SB, Stein EA, Fregni F, Nitsche MA, Zangen A, Bikson M, Hanlon CA (2019). Транскраниальная электрическая и магнитная стимуляция (tES и TMS) для лечения зависимости: согласованный документ о нынешнем состоянии науки и пути вперед. Нейронаука и биоповеденческие обзоры. 2019. 104: 118-140 5. Коффман Б., Трамбо М., Флорес Р., Гарсия К., ван дер Мерве А., Вассерманн Э., Вайзенд М. и Кларк В., 2020. Влияние Tdcs на Производительность и обучение обнаружению целей: взаимодействие с характеристиками стимула и экспериментальным планом. 6. Электронная медитация: новый инструмент для древней техники на сайте Medical X Press Медицинского университета Южной Каролины. 7. Биксон М., Гроссман П., Томас С., Занноу А.Л., Цзян Дж., Аднан Т. и др. (2016). Безопасность транскраниальной стимуляции постоянным током: обновление, основанное на фактических данных, 2016 г. Стимуляция мозга. 9641–661. 10.1016/j.brs. 2017.07.001 8. Брунони А.Р., Амадера Дж., Бербель Б., Волц М.С., Риццерио Б.Г. и Фрегни Ф. (2011). Систематический обзор сообщений и оценки побочных эффектов, связанных с транскраниальной стимуляцией постоянным током. Международный журнал нейропсихофармакологии, 14(8), 1133-1145. 9. Монаи Х., Окура М., Танака М., Оэ Ю., Конно А., Хираи Х., … и Хирасе Х. (2016). Визуализация кальция показывает участие глии в пластичности, индуцированной транскраниальной стимуляцией постоянным током, в мозге мышей. Связи с природой, 7. 10. Использование продаваемых лекарств, биологических препаратов и медицинских устройств «не по прямому назначению» и исследовательское использование — Руководство для институциональных наблюдательных советов и клинических исследователей fda.gov 11. Общее оздоровление: политика в отношении устройств с низким уровнем риска — руководство для промышленности и персонала Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов fda.ggOyR0iXCbMQv3Xipma34MD 12. Фрегни Ф., Ницше М.А., Лоо К.К., Брунони А.Р., Маранголо П., Лейте Дж., Карвалью С., Болоньини Н., Каумо В., Пайк Н.Дж., Симис М., Уеда К., Эхтиари Х., Луу П., Такер Д.М., Тайлер В.Дж., Brunelin J, Datta A, Juan CH, Venkatasubramanian G, Boggio PM, Bikson M. Нормативные аспекты клинического и исследовательского использования транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS): обзор и рекомендации группы экспертов. Clin Res Regul Aff. 2015 1 марта; 32 (1): 22-35. 13. Soterix Medical, Inc. получает одобрение CE Mark для терапии депрессии 1×1 tDCS | soterixmedical.com 14. Нисида К., Косикава Ю., Морисима Ю. и др. Предстимульная активность мозга связана с изменением состояния тревожности при однократной транскраниальной стимуляции постоянным током. Передний шум нейронов. 2019;13:266. doi:10.3389/fnhum.2019.00266 15. Клэнси К.Дж. и др. Длительное увеличение связи и снижение беспокойства за счет транскраниальной стимуляции переменным током. соц. Познан. Оказывать воздействие. Неврологи. 2018;13:1305–1316. 16. Неврологические устройства; Реклассификация краниальных электротерапевтических стимуляторов, предназначенных для лечения тревоги и/или бессонницы; Дата вступления в силу требования о предварительном одобрении краниальных электротерапевтических стимуляторов, предназначенных для лечения депрессии | Federalregister.gov 17. Коффман Б., Трамбо М., Флорес Р., Гарсия К., ван дер Мерве А., Вассерманн Э., Вайзенд М. и Кларк В., 2020. Влияние Tdcs на Производительность и обучение обнаружению целей: взаимодействие с характеристиками стимула и экспериментальным планом. 18. Андре Р. Брунони, доктор медицины, доктор философии, Адриано Х. Моффа, психолог, Бернардо Сампайо-Джуниор, доктор медицины, Лукас Боррионе, доктор медицины, Марина Л. Морено, психолог, Ракель А. Фернандес , Psy.D., Беатрис П. Веронези, Psy.D., Барбара С. Ногейра, Psy.D., Луана В.М. Апарисио, доктор медицины, Лаис Б. Разза, психолог, Ренан Чаморро, психолог, Луара С. Торт. Испытание электрической терапии постоянным током в сравнении с эсциталопрамом при депрессии Список авторов.