بررسی انواع الکترودهای خشک، نیمه خشک و مرطوب

الکترود مرطوب EEG نوعی الکترود دستگاه الکتروانسفالوگرام (EEG) است که برای بهبود هدایت سیگنالهای مغزی از پوست سر به الکترود، به استفاده از یک ماده الکترولیتی نیاز دارد. این اصطلاح در تقابل با EEG خشک استفاده می شود. این پست به شما کمک می کند تا تفاوتهای بین این مفاهیم را درک کنید و بر روی نکات کلیدی تمرکز کنید که هنگام انتخاب یک سیستم EEG مرطوب باید از آنها آگاه باشید.

الکترود wet-EEG چیست؟

تفاوت اصلی بین الکترودهای قابل استفاده در سیستم های EEG نوع ماده الکترولیتی مورد استفاده برای بهبود رسانایی بین الکترودهای سطحی متصل به پوست سر است.

۱٫  الکترودهای خشک سیستم های EEG

۲٫  الکترودهای مرطوب سیستم های EEG

–  ژل های الکترولیتی.

–  محلول های نمکی.

– نیمه خشک یا EEG مبتنی بر رطوبت آب

سیستم های EEG بر پایه ژل، نیمه خشک و نمکی معمولاً به عنوان EEG مرطوب شناخته می شوند. این واقعیت که آنها به یک ماده الکترولیتی برای بهبود رسانایی بین سنسور و پوست سر نیاز دارند تأثیر بسیار مهمی بر قابلیت استفاده و راحتی هدست و در نتیجه بر تجربه کاربر نهایی و کاربردهای احتمالی دارد.

الکترودهای EEG بر پایه ژل و نمکی

الکترودهای ژل و نمک متداول ترین حسگرهای مورد استفاده برای اندازه گیری سیگنال های مغزی در گذشته و اخیر بوده اند. آنها نیاز به استفاده از یک ماده الکترولیتی بسیار رسانا (الکتروژل یا ژل) بین پوست سر و الکترود دارند تا تماس خوبی حاصل شود و امپدانس بین پوست و الکترود کاهش یابد.

گاهی قبل از استفاده از این الکترودها، برای بهبود کیفیت تماس، پوست چربی زدایی و ساییده می شود. پس از آن، یک کلاهک الکترود EEG با الکترود دیسک های فلزی کوچک روی سر قرار می گیرد یا الکترودها با کلودیون به پوست سر چسبانده می شوند. سپس ژل با سرنگ، معمولاً از طریق سوراخی در الکترود اعمال می شود. نکته مهم این روش اجزای اصلی و ویسکوزیته محلول است.

– محلول نمکی یا غیر نمک: محلول نمکی موجود در ژل رسانایی را بهبود می بخشد و امپدانس الکترود پوست را کاهش می دهد، اما اگر پوست قبل از استفاده از ژل ساییده شده باشد، می تواند باعث ناراحتی شود.

– ویسکوزیته:

 مایع: این مواد به راحتی به پوست می رسند، اما می توانند پخش شوند و پل های ناخواسته ای بین الکترودها ایجاد کنند.

ژل: کاربرد آسان با استفاده از سرنگ دارد. ویسکوزیته ژل به آن اجازه می دهد تا در تنظیمات الکترودهای  متراکم تر استفاده شود، اما ژل با گذشت زمان خشک می شود و برای ضبط طولانی یعنی بیش از ۳ – ۴ ساعت توصیه نمی شود.

چسباندن: اعمال و حذف آن مشکل است. برای ضبط های طولانی یا پروتکل هایی که نیاز به حرکت دارند مفید است.

مزیت الکترودهای مرطوب این است که نسبت سیگنال به نویز بهتری نسبت به الکترودهای خشک دارند و بنابراین نیاز به لایه های ساده تری در دستگاه های تقویت کننده دارند (طراحی آسان و ارزان تر).

معایب آنها عبارتند از:

• پوشیدن آنها کمتر راحت است.
• آنها به ماده ای نیاز دارند که بین الکترود و پوست قرار گیرد که نیاز به تمیز کردن مو و اقدامات بهداشتی قوی تری برای تجهیزات دارد.
• گاهی ساییدگی پوست لازم است که برای شرکت کننده فرآیندی ناراحت کننده است.
• آنها به ابزارهایی مانند سرنگ نیاز دارند تا ماده را بین الکترود و پوست قرار دهند و هزینه نگهداری را افزایش دهند.

الکترودهای EEG نیمه خشک یا مبتنی بر آب

کلاهک های نیمه خشک که به عنوان کلاهک های EEG مبتنی بر آب نیز شناخته می شوند، زیرگروه جدیدی از هدست های EEG مرطوب هستند که هدف آن ها غلبه بر معایب الکترودهای مرطوب و خشک فعلی با استفاده از آب برای پر کردن شکاف بین سنسور و پوست است.

برخی از الکترودهای نیمه خشک مقدار کمی محلول نمک را با کمک نیروی مویرگی از طریق ستون های سرامیکی متخلخل آزاد می کنند و نیاز به آماده سازی پوست و استفاده از ژل را از بین می برند.

برخی دیگر از مفهوم مشابهی برای ایجاد رطوبت با استفاده از اسفن جهای متخلخل بسیار قابل جذب که با آب معمولی مرطوب می شوند، استفاده می کنند. در هر دو مورد، مزیت راه اندازی سریع، استفاده توسط خود کاربر، زمان استفاده تا ۸ ساعت و پاکیزگی برای کاربر را در پی خواهد داشت.

کاربردهای EEG خشک در مقابل مرطوب

الکترودهای Dry-EEG نیازی به استفاده از هیچ ماده ای ندارند و مستقیماً با پوست سر در تماس هستند. مزایای Dry-EEG  این است که به سرعت تنظیم می شوند، معمولا پوشیدن آنها راحت است، نیازی به ابزار اضافی مانند سرنگ یا قوطی ژل نیست، نیازی به تمیز کردن سر یا مو پس از استفاده نیست، و نیازی به اقدامات بهداشتی سنگین ندارند. نقطه ضعف اصلی آنها امپدانس تماس بالا بین سنسور و پوست است که نسبت سیگنال به نویز را کاهش می دهد. بنابراین، لایه های حسگر و تقویت کننده باید بتوانند با نویزهای بالاتر سیگنال مقابله کنند که این امر در محصولات IEEG-8A، IEEG-8B و IEEG-16A ارایه شده توسط ایماژ ارتباط الکترونیک گستر در نظر گرفته شده است.

از طرف دیگر، الکترودهای EEG مرطوب را می توان برای ثبت سیگنال های EEG در بیشتر موقعیت ها استفاده کرد، اما آنها بیشتر از الکترودهای خشک پژوهش محور هستند. آنها معمولا یک سیستم الکترود با تعداد مکان های الکترود بیشتر، پوشش سر بالاتر و کیفیت سیگنال بهتر دارند. هدف اصلی فناوری خشک پرداختن به محیط های واقعی یا محصولات یا خدمات حرفه ای است در حالی که کلاهک نیمه خشک EEG برای تنظیمات تحقیقاتی اکتشافی بیشتر توسعه یافته است.

یک راه آسان برای قرار دادن الکترودهای مرطوب و خشک EEG در یک خط لوله تحقیقاتی عمومی عبارت است از:

فاز ۱  مرحله تحقیقاتی: استفاده از فناوری های تحقیقاتی در آزمایشگاه (کلاهک های EEG مرطوب) برای درک رفتار انسان در موقعیت های کنترل شده. در این مرحله، اولویت ها به دست آوردن اندازه گیری با تعداد زیادی کانال EEG ، با پوشش بالای الکترود (چگالی بالا) و با وضوح و دقت بسیار بالا است. این نوع دستگاه های EEG معمولاً در محیط های پزشکی یا بالینی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

فاز ۲  بهینه سازی برنامه: از تکنیک های پردازش سیگنال داده های EEG استفاده کنید تا بفهمید که کجا و چگونه ارتباط عصبی زیربنای رفتار را می توان اندازه گیری کرد.

فاز ۳  فاز کاربردی: از فناوری های تحقیقاتی و کاربردی خارج از آزمایشگاه (هدست هایEEG  خشک) برای درک رفتار انسان در سناریوهای طبیعی استفاده کنید. در این مورد، اولویت داشتن فناوری های EEG آسان برای استفاده راحت است، با قرار دادن الکترود EEG فقط بر روی نواحی مربوطه مغز انسان (فقط اندازه گیری فعالیت الکتریکی مغز که باید اندازه گیری کنیم)، در نظر گرفته می شود. بنابراین، تمرکز اصلی برنامه EEG مبتنی بر مرطوب معمولا مکمل EEG خشک است، زیرا آنها در مراحل مختلف این خط لوله تحقیقاتی استفاده می شوند.

لازم به ذکر است که تمامی سیستم های نمونه بردار تولید شده توسط ایماژ الکترونیک با انواع الکترودهای خشک، نیمه خشک و مرطوب سازگارند.