Основатели калифорнийского стартапа iWinks Дэниел Скуновер и Эндрю Смайли познакомились на тематической вечеринке в стиле «Великого Гэтсби», где оба играли джаз. Вскоре стало ясно, что помимо увлечения музыкой их объединяет любовь к науке и изобретательству. В 2009 году начинающие ученые решили объединить свои усилия для изучения увлекавшего обоих мира осознанных сновидений. С этого момента, по словам разработчиков, все их временные и денежные ресурсы уходили на создание носимого устройства для управления сновидениями. Результатом работы стал гаджет Aurora.

Aurora — это электронная повязка для погружения в осознанные сновидения. Устройство крепится на лбу. В него встроены датчики, отслеживающие электроэнцефалограмму (активность мозговых волн) и электроокулограмму (движения глаз), а также акселерометр, отвечающий за мониторинг движения тела. Гаджет способен отследить фазу БДГ (быстрого движения глаз), в которой человек с наиболее высокой вероятностью видит сон, и с помощью сигнала светодиода дать пользователю знать, что в данный момент он спит. При этом человек не проснется, а просто осознает, что происходящее с ним нереально, и получит возможность влиять на сюжетную линию сновидения.

С чисто технической точки зрения в Aurora от iWinks вы не увидите ничего нового: налобные датчики ЭЭГ применяются даже в детских игрушках. Как это часто бывает, вся соль изобретения кроется в оригинальной идее и уникальном программном обеспечении.

«Тренируясь или обучаясь чему-либо во сне, человек повышает свои навыки и в реальной жизни, — убежден Дэниел Скуновер, — так что если вы, к примеру, футболист, то накануне решающего матча вам лучше поиграть в футбол во сне».

Устройство может работать автономно, но для полного раскрытия его потенциала необходимо установить на смартфон мобильное приложение, агрегирующее и анализирующее данные о том, как вы спите. Открытый API позволит сторонним разработчикам вносить изменения в программное обеспечение устройства.

В начале года Aurora собрала на краудфандинговой площадке в два с половиной раза больше денежных средств, чем изначально планировалось, что свидетельствует о реальной заинтересованности многих людей.

По трем фронтам

Олег Кочанков, студент биологического факультета МГУ, с детства увлекается природой человеческих снов, особенно бессонницей. Такие методы борьбы с нарушениями сна, как молоко с медом и счет овечек, казались ему устаревшими и несоответствующими времени, а на рынке тем временем были представлены только дорогостоящие аппараты с ограниченным функционалом. Ознакомившись с ситуацией, Олег загорелся идеей создания собственного устройства — более доступного и функционального. Результатом проекта Олега, который в то время был учеником выпускного класса Саровского лицея № 15, стал прибор «Корректор сна».

Мнение эксперта

Сергей Мац, доцент Кафедры дифференциальной психологии и психофизиологии Института психологии им. Л.С. Выготского РГГУ.
Основное содержание подобных проектов и обосновывающих их рассуждений базируется на банальной подмене не вполне изученных высших психических функций организма простыми и очевидными физиологическими феноменами, которые понятны в значительно большей степени, однако к пониманию работы психики в целом не ведут совершенно.
Публика, увы, со значительно большим интересом посещает лекции психофизиологов, чем психологов. Людям хочется получить простые и понятные ответы на вопросы, связанные с функциями психики. Психофизиологи с удовольствием дают такие ответы, выдавая желаемое за действительное. Например, влияет ли окситоцин на чувство близости людей? Да, влияет. Означает ли это, что, если сделать вам инъекцию окситоцина, вы забудете свою супругу и немедленно влюбитесь в ближайшую из находящихся рядом женщин? К счастью, это полная ерунда. Известные факты психофизиологии остаются достоверными и содержательными до тех только пор, пока им не начинают приписывать произвольные психологические толкования.
Вопрос об осознанных сновидениях неразрывно связан с более общими вопросами: как устроен сон человека или даже как устроено сознание. Есть ли определенность в утверждении «этот человек спит», если судить об этом факте по относительно простым признакам? Спите ли вы в момент, когда отправляетесь в заторможенном состоянии в санузел или к холодильнику и утром ничего об этом походе не помните или помните его лишь отчасти? Спят ли люди, находящиеся в состоянии глубокой медитации? В каком состоянии находятся те, кто вроде бы и продолжает прислушиваться к невыносимо скучной лекции, однако реально пребывает в полудреме и не слышит почти ничего? Аналогичные вопросы можно задать и про людей, находящихся в состоянии перевозбуждения до степени частичной или полной потери реальности.
Ответ на все эти вопросы связан с разнообразием так называемых измененных состояний сознания. Вероятнее всего, БДГ, фаза сна «с быстрыми движениями глаз» и вегетативными бурями (расширение сосудов, увлажнение кожи, эрекция у мужчин и т. п.), является для сознания лишь частным случаем таких измененных состояний, которые, замечу, случаются с нами и во время бесспорного бодрствования. Если описанные изобретения или даже чуть более сложную технику не отключать от субъекта круглосуточно, то они круглосуточно станут фиксировать целевые состояния, которые, однако, не имеют отношения ко сну. Характерную ЭЭГ и иные признаки быстрого сна кора больших полушарий демонстрирует у абсолютно всех людей, при этом некоторым кажется, что они видят сны ежедневно, другие же считают, что не видят снов совсем. В чем причина? Ощущение «происшедшего сновидения» является феноменом бодрствования! И вспомнить мы можем только то, что пропускает фильтр бодрствующего сознания. То есть наши «сны» — это вовсе не то, что «снилось», а то, что мы оказались способны вспомнить и осознать, когда проснулись. Таким образом, «сон» и «бодрствование», сновидение «осознанное» и «неосознанное» оказываются явлениями в несоизмеримо большей степени комплиментарными и взаимопроникающими, чем этого хотелось бы упомянутым изобретателям. Авторы апеллируют преимущественно к словам, к семантическим нишам, а не к реальным психофизиологическим феноменам.
Следует помнить, что из любых экспериментов на психике надо сразу исключить людей психически неустойчивых, поскольку их это может дестабилизировать. Кроме того, процессы чередования фаз сна чрезвычайно значимы и для здоровой психики. Известно, что психика взрослого человека стремится при дефиците сна более всего сохранить быстрые его фазы. Если сон запредельно дефицитен, медленные фазы буду совершенно исключены, однако в дальнейшем они компенсируются, так как тоже необходимы. Попытки вторжения в соотношение фаз сна путем поддержания и удлинения быстрых фаз, безусловно, могут быть компенсированы психикой на коротких периодах. Но при длительных экспериментах такого рода возможные последствия я предсказать не возьмусь. Вполне вероятно, наступит истощение нервной системы, например, в части ее нейромедиаторного баланса.
В то же время «высокотехнологичные будильники», способствующие пробуждению из быстрых фаз, наиболее приближенных к бодрствованию, — вполне полезное изобретение. Если вторжение в психику неизбежно и будильник все равно должен когда-то зазвенеть, лучше ему сделать это именно в быструю фазу.
И в завершение. Существуют традиционные восточные техники управления «сновидениями» (на самом деле шире — измененными состояниями сознания). Можно ли этому научиться? Иван Петрович Павлов писал об этом так: «Любую непроизвольную функцию можно сделать произвольной, если вам не жалко потратить на это всю свою жизнь».

Программно-аппаратный комплекс состоит из электронной маски и манжета, а также специально разработанного ПО, настройки которого пользователь может задавать самостоятельно. В обыкновенную маску для сна встроены датчик движения и три светодиода (зеленый, красный и синий), которые в различных комбинациях дают свечение любого цвета и интенсивности. Устройство по беспроводной связи передает показания датчика программе, которая анализирует их и отслеживает стадии сна человека. В тот момент, когда наступает фаза БДГ, загораются светодиоды, включается выбранная пользователем музыка, а манжет, оснащенный небольшими вибромоторами, подает «успокаивающие» сигналы.

Вот и весь незамысловатый механизм работы гаджета, позволяющего программировать сны. Можно, например, выбрать в качестве аудиопотока шум прибоя и задать в параметрах программы свечение синего светодиода в надежде, что вам приснится море. «Устройство отличается от аналогов комплексным воздействием на органы чувств. В большинстве подобных приборов работает только один анализатор, а в «Корректоре сна» — три (тактильный, зрительный и слуховой)», — рассказывает Олег.

Создатели «сонных гаджетов» мечтают избавиться от страха перед ночными кошмарами и обрести безграничное всемогущество хотя бы в собственных сновидениях. Наиболее рациональные лежебоки надеются распорядиться полученными возможностями для обучения и тренировки навыков, которые пригодятся в реальной жизни.

С прибором «Корректор сна» Олег одержал победу во Всероссийском конкурсе «Юниор», который является отборочным этапом Всемирного конкурса Intel ISEF. Юный изобретатель отправился на крупнейшее в мире соревнование проектов старшеклассников в области науки и техники, проходившее в Лос-Анджелесе при участии более 1700 конкурсантов из порядка 70 стран мира с призовым фондом более $5 млн. Олегу представилась возможность продемонстрировать «Корректор сна» экспертному жюри, в состав которого традиционно входят несколько лауреатов Нобелевской премии.

Мечтатели от прогресса

30-летний программист из Санкт-Петербурга Алексей Ильин предложил пока только идею устройства, которое позволит моделировать сны. Но потенциал его задумки уже высоко оценили на Всемирном конкурсе Make it Wearable от Intel. В номинации «Трек инноваторов и визионеров» участники представляли концепты «умных» устройств в форме видеоролика, при этом продумывать техническое воплощение идеи было необязательно.

В зависимости от классификации выделяют три или более стадии сна. Каждый цикл продолжается от 90 до 120 минут. Разные стадии сна выполняют разные функции в организме, поэтому все они одинаково важны.

Темой сновидений Алексей начал интересоваться, когда был студентом. Он пытался освоить технику осознанных сновидений, но как только появлялось ощущение контроля происходящего, либо просыпался, либо терял эффект «полного погружения» и его сон становился больше похож на качественную работу воображения.

«Я себе это представляю так: человек крепит устройство небольших размеров в области виска и ложится спать, — говорит Алексей Ильин. — Устройство считывает волны мозговой активности, обрабатывает их и генерирует собственные волны, чтобы погрузить мозг в сновидение. Также прибор может генерировать звуки, запахи и световые эффекты для более глубокого и реалистичного сна. Предполагается, что пользователь заранее загрузил в устройство сон (из DreamStore?), в котором он желает оказаться, будь то статичная картинка или некое действие».

Подобное устройство можно было бы использовать не только в развлекательных целях, но и для выполнения практических и социально важных задач. Например, для достижения психотерапевтического эффекта: избавления от фобий, беспокойства, неуверенности в себе. А еще в голову сразу приходит идея, навеянная фильмом «Матрица», по обучению или даже загрузке знаний прямиком в мозг во время сна.

С чисто технической точки зрения в Aurora от iWinks вы не увидите ничего нового: налобные датчики ЭЭГ применяются даже в детских игрушках. Как это часто бывает, вся соль изобретения кроется в оригинальной идее и уникальном программном обеспечении.

Первыми индукторами сновидений были:

• разработанный при участии Стивена ЛаБержа и Линн Левитан в Стэнфордском университете DreamLight – устройство со встроенным датчиком, регистрирующим наступление фазы БДГ и посылающим в глаза спящего световые сигналы, настроенные таким образом, чтоб не разбудить, но тем не менее воздействовать на человека, подсказывая ему, что он спит;
• СОН-4 и СОН-5 - российские разработки, основанные на том же принципе посылания световых сигналов, но, к сожалению, несовершенные. Первая из них вместо датчика имела таймер, предназначенный для самостоятельной установки на нужное время (и кто же это может точно предугадать, когда у него наступит фаза БДГ?), и была чрезвычайно неудобной (слишком габаритной и оснащенной проводами). Вторая все же обзавелась датчиком, но осталась громоздкой.

Маска для управления сновидениями - как она работает

Следующим этапом разработки прибора для ОС стала маска для осознанных сновидений, задуманная как комфортное устройство, не мешающее человеку нормально заснуть. По виду она напоминает мягкие очки из ткани с электронной начинкой. Работает, точнее, в идеале должна работать по принципу DreamLight - отправлять в глаза спящего световые (или в уши - звуковые) сигналы, когда он входит в фазу БДГ, чтоб тот осознал себя во сне.

Возможно, Вам будет интересно узнать и осознавать себя во сне. Можем ли мы стать режиссерами, сценаристами и главными действующими лицами своих снов?

Первым прибором для инициации осознания себя во сне, выпущенным в промышленных масштабах, стала маска для осознанных снов Remee. Ее создала группа Bitbanger Labs, включающая двух разработчиков - фотографа, художника и программиста Данкена Макклауда Фрейзера и мастера на все руки Стива МакГигана (именно так он позиционирован на официальном сайте - «мастер всех профессий»). Говоря проще, эти двое парней увлекаются разными нишевыми технологиями и интересными гаджетами. Кажется, что ОС заинтересовали их несколько поверхностно: маска Remee выглядит мягкой и удобной, ее настройки программируются онлайн, но… у нее тоже отсутствует датчик БДГ! То есть попадание ее сигналов в фазу БДГ спящего человека - скорее случайное везение.

Видеообзор маски Remee. Пользователь глубоко разочарован, так как устройство нисколько не способствовало вхождению в осознанное сновидение:

Отечественный прибор Dream Stalker разработан на основе польского устройства Rem-Dreamer. Как и у Remee, и у Rem-Dreamer’a, вся электроника размещена внутри самой маски.

С прибором Rem-Dreamer наши пользователи не справлялись по простой причине: инструкция на русском языке к нему похожа на неосознанное сновидение - то есть невнятна и содержит взаимоисключающие понятия. Например, «короткий длинный звуковой сигнал». А чтоб узнать, сколько раз устройство срабатывало за ночь, нужно сначала запомнить, в какой очередности и что именно показывает каждый светодиод… То есть работать с этим прибором сложновато. К тому же он не показывает время своей ночной активности.

Разработчики нашей версии, «Дрим Сталкер», учли ошибки творцов Rem-Dreamer’a и заодно NovaDreamer’а (разработка Института осознанных сновидений ЛаБержа. Даже странно, что получилось нечто неудобное в использовании - у «Новы» отсутствует дисплей и нормальное пользование прибором требует наличия еще и компьютерной приставки SuperNova).

Dream Stalker можно использовать в трех режимах - для чутко, «средне» и крепко спящих. В отличие от Rem-Dreamer’a, в нем есть:

• часы, показывающие время сигналов устройства во время сна;
• внятный дисплей - отображаются все настройки и статистика, можно посмотреть хронику срабатываний;
• датчик создан с помощью компонентов SMD, то есть оптимизирован, также улучшена «внешность» прибора.

Dream Stalker, поступивший в продажу по более низкой цене, быстро вытеснил польский прибор с российского рынка. Разработчики год следили за продажами и анализировали отзывы об устройстве. С учетом пожеланий пользователей была выполнена последняя разработка, получившая название Dream Stalker PRO с дополнительными функциями, отсутствующими у более ранних разработок подобных гаджетов.

Устройство не изменилось только в смысле размеров - оно подобно прежней версии, электроника по-прежнему находится внутри очков, сами они выполнены из черной светопоглощающей ткани, что позволяет использовать очки даже в светлое время суток (далеко не все онейронавты предпочитают входить в ОС ночами!). Новые опции прибора:

• при включении система тестирует сама себя, проверяя уровень заряда батареек;
• голосовая инструкция по использованию прибора - позволяет не снимать маску, чтобы что-то уточнить;
• два диктофона - автоматически включающийся для голосовой записи сновидений, чтоб проснувшийся дезориентированный человек не искал блокнот и ручку;
• регулируемый режим вибрации - тактильный вариант подсказывания (может работать вместо свето- и звуковых сигналов или разбудить, если требуется прервать пугающий или неприятный сон);
• возможность записывать собственные подсказки и целые сценарии будущих снов - установлено, что и во сне человек больше всего доверяет своему собственному голосу. Все записывается или через имеющийся микрофон, или копируется с компьютера;
• возможность воспроизводить музыкальные файлы (для кого-то музыка - лучший помощник при засыпании).

Все звуковые файлы воспроизводятся в форматах MP3 WAV, без щелчков и с плавно регулируемой громкостью, хранятся в слоте на карте памяти microSD, которая легко извлекается. Файлообмен между устройством и компьютером осуществляется легко, для большего комфорта самого онейронавта и окружающих добавлен стандартный разъем для подключения наушников.

Видеоинструкция, в которой специалист рассказывает о правильных настройках прибора Dream Stalker. Как подключать различные функции, чтобы пользоваться устройством было наиболее комфортно.

Другие приборы для управления снами

Существовал проект, заранее поразивший всех своими возможностями - а именно, LUCI, система, фиксирующая волны активности мозга и безошибочно сигналящая в фазе БДГ. Проект был анонсирован в интернете, объявлено начало продаж. Не обошлось и без сбора денежных средств. И… ничего! Существовало ли совершенное устройство в реальности, неизвестно, но все признаки развода оказались налицо.

В данный момент ВКонтакте можно найти информацию о совместной украинско-русской разработке Luciding. Отзывы о ней крайне противоречивы - на положительный (возможно, и проплаченный) обязательно приходится негативный о том, что деньги уплачены за неработающий прибор.

Следует отметить, что отзывы буквально обо всех гаджетах для осознанных сновидений свидетельствуют о том, что даже работающие, они подходят далеко не всем.

Некоторую надежду внушает, что Институт осознанных сновидений Стивена ЛаБержа запланировал на 2018 год выпуск усовершенствованной версии NovaDreamer.

Если вас заинтриговала возможность использования специальных устройств для контроля над сновидениями - не забывайте: они не являются необходимостью! Вхождение в ОС и управление снами возможны и без них - просто самостоятельное обучение и практика займут больше времени. Но и гаджеты, как мы видим, не гарантируют результата на 100%.

Примечание: статья написана исключительно в ознакомительных целях, и не является призывом к повторению подобных экспериментов дома ввиду потенциального риска причинения вреда физическому здоровью (в случае использования в приборах Li-ion аккумуляторов и фоторезисторов).

Доброго времени суток, уважаемые хаброюзеры и хаброчтители) Это – моя первая серьезная статья на Хабре, посему СУДИТЕ МАКСИМАЛЬНО СТРОГО, обещаю работать над стилем и содержанием.

Коротко о себе. По образованию – приборостроенец, магистр. Род деятельности: предприниматель, являюсь сооснователем сети детских кружков робототехники Робокор. Во время учёбы в ВУЗе занимался разного рода изысканиями в области медицинской измерительной техники.

Давненько собирался рассказать об этих своих разработках, да всё руки не доходили…
Предыстория. С детства я часто видел очень яркие и сюжетные сны. Настолько сюжетные и яркие, что не ленился лет с семи с завидным упорством вести дневник сновидений. И вот, как-то раз, в далёком 2014 году, попала ко мне в руки любопытная книга, называвшаяся «Хакеры сновидений». Надо ли говорить, как сильно меня заинтересовало явление, вокруг которого выстраивалось повествование? Особенно при учёте дневника, перевалившего в объёме за 2 тетрадки по 96 листов каждая, а с 2012 – ведущегося на компьютере.

Беглая гуглёжка, после значительной антиэзотерической фильтрации, вывела меня на научные наработки по сабжу. Как оказалось, начало изучению ОС ещё в первой половине XX века положил некий голландский психолог, Фредерик Ван Эден. Его статья, “A Study of Dreams” (Proceedings of the Society for Psychical Research, том 26, стр. 431), имевшая целью классифицировать сновидения, содержала в себе термин «lucid dreams», что дословно переводится как «ясные сны». Насколько мне известно, это было первое упоминание данного феномена в научных кругах.

Минули годы, но лишь в 1975 году учёным Кетом Херном (Keith Hearne, Hull (England) University’s sleep-laboratory) был проведён опыт, научно доказавший существование ОС. В результате эксперимента подопытный Алан Уорли показал осознанные и спланированные заранее движения глазами, когда по всем показаниям приборов он находился в состоянии сна. Этот эксперимент через некоторое время был проведен повторно ученым Стивеном Лабержем из университета в Стэнфорде.

О результатах опыта стало широко известно, так как Лаберж внес огромный вклад в популяризацию данной тематики. Также этот учёный предложил концепцию устройства, названного «индуктором осознанных сновидений», которое позволило бы любому человеку, даже без долгой тренировки, войти в состояние ОС…

После того, как я прочёл об индукторе ОС, спать спокойно я больше не мог. Душа ардуинщика воспылала невероятным приливом энтузиазма! Дело в том, что к тому времени я уже начитался о разного рода практиках, позволяющих осознаться во сне, и все они ну никак не давали результата без долгих тренировок и работы над собой. А сновидениями порулить-то охота!)

Изучив всё многообразие индукторов ОС, которыми пестрел рынок, а также базу самоделок, коих в Сети также было немало, я набросал стандарт, суть которого сводилась к такой формулировке: «сделать не Remee, а ближе к Dreamstalker, но только удобнее». Технические требования сводились к таким четырём пунктам:

1. Прибор должен достоверно определять фазу быстрого сна (а не «гадать на NE555», как было, судя по описаниям, в ранних версиях маски Remee);
2. Прибор должен быть компактным и не должен мешать процессу сна;
3. Прибор должен уметь собирать и отображать информацию о процессе сна, чтобы проводить реальные исследования, а не просто играться в ОС;
4. Прибор должен быть безопасным в использовании.

Такие вот требования… Нехило для того, кто на тот момент едва-едва прикоснулся к основам работы с операционными усилителями, и вообще слабо разбирался в схемотехнике) Однако «молодо-зелено», и я приступил к разработке.

Для начала я решил озадачиться самым простым вопросом: а какие именно физиологические параметры изменяются во время сна? Результатом поисков стала вот такая таблица (если кто может дополнить – пишите в комментах, буду очень рад):

Твёрдые знания школьного курса биологии и физики, вкупе со средненькими навыками программирования на С++ и LabVIEW, а также владение некоторой информацией из области измерительной техники, позволили мне разработать структурную схему прибора. Выглядела она примерно так:

Логика была следующая. Чтобы не городить измерительную лабораторию на лбу человека (и не уподобиться рабочей, но жутко неудобной маске Dreamstalker), следовало все измерительные блоки из маски убрать. Тем более что найденные схемы оптических окулографов были либо слишком сложными, либо чрезвычайно громоздкими. А как же регистрировать окулограмму, спросите вы? Ведь движения глаз во сне являются наиболее достоверным признаком фазы быстрого сна!

Ну, тогда я решил, что раз сердцебиение тоже каким-то-там образом меняется, то можно будет фазу быстрого сна отыскать и по нему. Таким образом в приборе появился некий браслет, с датчиком пульса на борту. А в маске остался только блок радиоприёмника и горстка светодиодов, которые должны были включаться по команде с компьютера.

Логичный вопрос: зачем тут компьютер, и почему нельзя было сразу отправлять команды от браслета, когда он обнаруживал бы нужные изменения сердечного ритма? Во-первых, я не знал, какие именно изменения считать «нужными». Более того, вообще слабо представлял на тот момент, как выглядит график пульса человека, что такое кардиоинтервалограмма и вариабельность сердечного ритма… Во-вторых, разные сложные алгоритмы в графической среде разработки писать куда проще и нагляднее, а поиск нужной фазы сна по сердцебиению явно к простым алгоритмам не относился, и потому – LabVIEW в помощь.

Схемотехника

1. Платформа Arduino Micro Pro (на камне ATmega32U4)
2. Светодиоды WS2812B
3. Li-ion аккумулятор на 200 мАч
4. Модуль зарядки для аккумулятора на микросхеме ТР4056

По порядку о выборе компонентов. Платформа Micro Pro была выбрана в силу компактности (обусловленной отсутствием CH3400 и наличием встроенного PLL и USB, но это лирика), а также низкого энергопотребления и просто приятного внешнего вида.

Адресные RGB-светодиоды я выбрал потому что хотел посмотреть, не будет ли коррелировать частота попаданий в ОС с цветом стимулирующего воздействия. Знаю, что звучит так себе, но кто его знает, правда?)

Модуль на 433 МГц выбрал в силу двух причин: потому что из беспроводной связи тогда больше ничего ещё не пробовал, ну и потому что не знал, какую колоссальную свинью этот модуль мне подложит… Когда дело дошло до тестов, выяснилось, что скрупулёзно отмеренная антенна, пришитая по контуру маски, находясь вблизи тела, работать в принципе не может. Как мне объяснили в группе «Радиолюбитель», куда я иногда обращаюсь с вопросами, из-за того, что тело человека имеет некоторую ёмкость, весьма значительную, и из-за этого сбивается частота приёмника, так как в нём есть колебательный контур, и лишняя ёмкость ему мешает. Не всё ту понимаю, не хочу позориться, скажу лишь, что на тот момент эксперименты с маской я провести не смог.

Аккумулятор я выбрал по причине компактности, поступившись требованием к безопасности: литий-ионник, закреплённый на переносице, хоть и имел маленькую ёмкость, при взрыве мог повредить глаза. Поэтому я как мог упаковал его в пластик со стороны, прилегающей к лицу, и оставил открытой противоположную сторону. На компактность конструкции это повлияло не сильно, а спокойствия добавило, пусть и необоснованного.

С модулем зарядки всё просто: он является чуть ли не отраслевым стандартом для всякого рода самоделок, и тут я ни о чём не парился.

Браслет:

1. Платформа Arduino Nano
2. Самодельный оптический датчик пульса (подробнее о нём расскажу позже)
3. Холдер для четырёх АА
4. 4 Ni-Mh аккума на 2700 мАч каждый

С браслетом дело обстояло лучше. Первую версию я собирал напрямую на макетной плате, и антенна передающего модуля напрямую к телу не прилегала, посему всё работало как часы. Единственное, что заслуживает внимания в первой версии браслета – это датчик пульса, который был едва ли не самой большой моей проблемой, так как в аналоговой электронике я плавал.

Точкой опоры стала очень хорошая статья о том, что такое фотоплетизмография и как устроены разные браслетики для фитнеса. Ознакомившись с сутью работы оптических датчиков пульса, я начал искать готовые схемные решения. В итоге остановился на этой схеме, которая заработала почти сразу даже на макетке. Оптопару с открытым каналом, которую рекомендовал автор статьи, я искать не стал, и просто выдрал TCRT5000 из датчика линии, который по случайности завалялся дома. Операционный усилитель я заменил на более распространённый LM358.

Датчик был выполнен в виде кольца, надевавшегося на подушечку пальца. TCRT5000 довольно плотно прижимался к коже, и сигнал с фототранзистора усиливался и по проводам передавался на микроконтроллер, где оцифровывался и отправлялся дальше по инстанциям.

Приёмо-передающий блок:

1. Платформа Arduino Nano
2. Стандартный модуль радиоприёмника с несущей частотой 433 МГц
3. Стандартный модуль радиопередатчика (те же 433 МГц)

Тут всё банально: когда браслет шлёт данные, они принимаются приёмником, и через СОМ-порт шарашат в комп, где их встречают заботливые лапы моего самописного VI. Первая версия виртуального прибора тупо строила график показаний АЦП, и не пыталась сама ничего анализировать. Впоследствии, когда стало более-менее ясно, что надо анализировать не пульсограмму, а построенную по ней интервалограмму, и были выявлены паттерны, которые часто возникают в фазу БДГ, данные начали отправляться от VI к маске, давая сигнал на включение стимуляции. Но до этого момента было ещё очень далеко))

Первая ночка с пульсометром выявила сразу несколько неприятных фактов.

Первый: из-за того, что во сне кровоток в руке меняется (например, когда я сгибаю руку и надолго остаюсь в такой позе), датчик теряет сигнал, и график становится неразборчивым. Автоматически подстраивать коэффициент усиления я тогда ещё не представлял как.
Второй: датчик мог терять сигнал на ровном месте, а на сам график накладывается очень низкочастотная помеха с очень большой амплитудой, из-за чего он временами пропадает. Ниже приведён скрин показаний одной из первых (но не первой) рабочих версий виртуального прибора. График пульсограммы (красный) перевёрнут, а НЧ-помеху можно разглядеть на нижних пиках.

Третий факт: спать с макеткой и четырьмя батарейками на руке не то чтобы совсем невозможно, но чрезвычайно неудобно. Как это выглядело поначалу, можете увидеть ниже (увы. кроме фоток из диплома ничего не осталось от того эскиза)))

«Нужны серьёзные доработки!» - глядя на запоротые данные, с суровыми щами сделал вывод я. И первым делом решил допилить датчик, коий был нужен в первую очередь для продолжения работы над прибором.

Ещё раз перечитав статейку о фотоплетизмографах, я осознал следующее: а на кой, собственно, я намотал трос на руку использовать ИК-оптопару, если можно воспользоваться любым другим цветом? График, иллюстрирующий зависимость коэффициента поглощения света гемоглобином от длины волны был взят из той же статьи.

Исходя из графика, я выбрал зелёный цвет, как наиболее поглощаемый гемоглобином в обоих его состояниях (насыщенном кислородом и ненасыщенном). Стало быть, датчик станет наиболее чувствительным именно к изменению объёма крови, а не к сатурации её кислородом (я заподозрил, что НЧ-помехой я обязан как раз тому, что чувствительность датчика ИК диапазона значительно меняется из-за сатурации крови кислородом).

Под спойлер: Интересно, а нельзя ли как раз по этой НЧ-помехе отслеживать частоту дыхания?
И всё бы хорошо, но вот затык: а что выбрать в качестве чувствительного элемента? После недолгих поисков я нашёл дешёвый вариант – фоторезистор. Преимущества были очевидны: спектральный пик у самых расхожих моделей как раз в районе 500 нм, стоит – дёшево, а его инертность, которую частенько ставят в упрёк, в данном случае не существенна – сердцебиение само по себе не очень-то быстрое.

Из минусов я отметил для себя только то, что фоторезисторы содержат кадмий и свинец (из-за чего в некоторых странах их вовсе запретили), и не очень-то хорошо использовать их в аппаратуре, непосредственно контактирующей с телом. Но – наука требует жертв, и я сварганил вторую версию датчика: на двух адресных светодиодах (длина волны их зелёного цвета была, согласно датащиту, как раз такой, какая нужна). Плюсом стало и то, что теперь можно было программно менять яркость, подстраивая, таким образом, чувствительность, пусть и в небольших пределах.

Как можно увидеть, безграмотная (но минимально-рабочая) схема фильтрации и усиления осталась на своём месте, а датчик теперь обзавёлся аж двумя проводами для связи с МК.

Когда был собран макет, тесты показали значительное улучшение результатов измерений. Хотя датчик и не смог работать «на отражение» (я хотел сделать браслет полноценным браслетом, но не вышло – отражённый сигнал был слишком слабым), зато на просвет работал просто превосходно. Также ушла НЧ-помеха, что поставило крест на потере сигнала.

Разработки прибора вошли в новую стадию – теперь все усилия были направлены на сбор данных и попытку отыскать среди них искомую фазу сна.

Но об этом – в следующей статье, а то время нынче позднее, а режим сна нарушать нельзя)

P.S. Буде на то воля читателей, выложу в открытый доступ все схемки и исходники проекта, дабы не покрылись байты пылью на моём жёстком диске.

Всякие полезности.