Saç Derisi EEG Edinim Teknolojisi Araştırması
Zhang Fahua, Shu Lin, Xing Xiaofen
(Elektronik ve Bilgi Okulu, Güney Çin Teknoloji Üniversitesi, Guangzhou 510641, Guangdong)
Beyin elektrik enerjisi, insan beyninin sağlığını ve bilişsel aktiviteyi yansıtır ve beyin hastalıkları ve bilişsel sinirbilimin tanı ve tedavisinde önemli bir parametredir. EEG izleme aynı zamanda beyin-bilgisayar arayüzünün önemli bir aracıdır. Bunların arasında, kafa derisi EEG edinim teknolojisi, intrakraniyal EEG edinim teknolojisine göre non-invaziv olma avantajlarına sahiptir.Alın EEG alımına kıyasla, çok kanallı ve çok beyinli alan EEG sinyalleri sağlayabilir ki bu çok yönlüdür. Bununla birlikte, saç gölgelendirme, EEG alımının performansını etkiler ve dolayısıyla uygulamasını sınırlar. Bu makale, kafa derisi EEG toplama teknolojisinin elektrot cihazlarını ve giyilebilir sistemlerini gözden geçirmekte, bu alandaki bilimsel araştırma ve sanayileşmenin ilerlemesini yurtiçi ve yurtdışında analiz etmekte ve kafa derisi EEG'sini üç açıdan toplamaktadır: yeni malzemeler, gelişmiş yapı ve işleme teknolojisi ve sistem entegrasyonu. Teknolojik gelişme beklentileri. Araştırma, kafa derisi EEG edinim teknolojisinin gelişimi için yol gösterici değere ve referans önemine sahiptir.
Çin Kütüphanesi Sınıflandırma Numarası: TN60
Belge tanımlama kodu: Bir
DOI: 10.16157 / j.issn.0258-7998.172215
Çince alıntı biçimi: Zhang Fahua, Shu Lin, Xing Xiaofen. Scalp EEG Acquisition Technology üzerine Araştırma. Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2017, 43 (12): 3-8.
İngilizce alıntı biçimi: Zhang Fahua, Shu Lin, Xing Xiaofen. Kafa derisi EEG elde etme tekniği üzerine çalışma.Elektronik Tekniğin Uygulanması, 2017, 43 (12): 3-8.
0 Önsöz
Son yıllarda, dünyanın dört bir yanındaki ülkeler, insan beyni araştırmalarına hükümet yatırımlarını artırdı: Avrupa Birliği, tam bir beyin işlevini simüle etmeyi umarak 1 milyar sterlinlik 10 yıllık Avrupa İnsan Beyni Araştırma Projesini başlattı; Amerika Birleşik Devletleri 10 yıllık bir yatırım başlattı Milyar dolarlık "Beyin Aktiviteleri Haritalama" programı Çin ayrıca "Çin Beyin Projesi" ni de başlattı. İnsan beyni araştırmalarında şu anda en yaygın kullanılan yöntemlerden biri olan EEG sinyal izleme, fizyolojik izleme, neurofeedback eğitimi, reklam ve pazarlama ile epilepsi ve depresyon gibi nörolojik ve beyinle ilgili hastalıkların yardımcı tanı ve tedavisinde kullanılmaktadır. Bilişsel işlev araştırması ve çok ilgi gören beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) alanı.
EEG sinyal izlemede, kafa derisi EEG'si intrakraniyal EEG edinim teknolojisine göre non-invaziv olma avantajlarına sahiptir.Alın beyin elektrik enerjisi ile karşılaştırıldığında, daha çok yönlü olan EEG sinyalinin daha fazla kanal ve daha fazla beyin alanı sağlar. Mevcut kafa derisi EEG sinyal toplama aşağıdaki sorunlarla karşı karşıyadır: (1) Saç gölgeleme, EEG elektrotlarının doğrudan kafa derisine temas etmesini önler veya kafa derisi ile temas alanı küçüktür, bu da büyük kafa derisi-elektrot temas empedansına neden olur; (2) Kullanım kolaylığı ve kullanım rahatlığı için gereksinimler Yüksek; (3) Hareket gürültüsü paraziti ve ter kısa devresi, uzun vadeli dinamik kafa derisi EEG alımını büyük bir zorluk haline getirir.
Bu makale önce EEG'nin iletim modelini inceler ve daha sonra önemli kafa derisi EEG edinim teknolojilerini sistematik olarak analiz eder: ıslak elektrot teknolojisi, yarı kuru elektrot teknolojisi, kuru temas elektrot teknolojisi, temassız edinim teknolojisi, aktif elektrot teknolojisi, Giyilebilir kafa derisi EEG toplama sistemi ve çeşitli edinim teknolojilerini özetleyin ve değerlendirin. Son olarak, kafa derisi EEG edinim teknolojisinin gelişme eğilimi için bazı beklentiler, takip araştırmaları için referans sağlamak üzere ortaya konmuştur.
1 EEG iletim modeli
Elektroensefalogram (EEG), kafa derisi elektrotları tarafından beyin potansiyel salınımlarının kaydedilmesidir. Potansiyel, elektrik dipollerinin etkileşimi ile üretilir. Bir elektrik dipolünün kutupları iyonik akımın kaynağı ve yutağı olarak kabul edilebilir.Somatik hücrelerdeki fazla katyonların kutupları kaynak, katyon içermeyen hücrelerin dendritlerinin kutupları ise yutaklardır. İyonlar, Şekil 1'de gösterildiği gibi, beyin omurilik sıvısı ve beyin dokusunda serbestçe hareket ederek iyon akımları oluşturabilir. Bu potansiyel genlik değişikliklerinin EEG elektrotları tarafından kaydedilmesi EEG sinyalidir.
EEG toplama ve işleme sürecinde, yüksek kaliteli EEG sinyallerinin ölçülüp ölçülemeyeceği, elektrot ile kafa derisi arasındaki elektronik kanalın güvenilirliğine bağlıdır; bu, çok düşük ve kararlı elektrot gövdesi empedansı ve kafa derisi-elektrot temas empedansı gerektirir. Stratum korneum elektriği iletmez, bu da kafa derisi-elektrot temas empedansını stratum korneumun varlığından dolayı özellikle büyük yapar. 1 Hz ve 1 MHz frekanslarında, stratum korneumun santimetre kare başına empedansı sırasıyla 200 k ve 200'dur. Sinir sinyalleri, vücut sıvıları aracılığıyla iyonik akımlarla kafa derisinin yüzeyine iletilir ve daha sonra kafa derisine yerleştirilen elektrotlarla yakalanır Elektrotlar, iyonik akımları elektronik akımlara dönüştürerek arka uç toplama sistemine iletir. Şu anda, EEG elektrotları temel olarak iki kategoriye ayrılmıştır: biri iletken tutkal / macuna dayalı ıslak elektrotlar, diğeri ise iletken yapıştırıcı içermeyen kuru elektrotlardır. İkinci kategori ayrıca yarı kuru elektrotlar ve tamamen kuru elektrotlar olarak alt gruplara ayrılabilir.
2 Kafa derisi EEG teknolojisinin araştırma ilerlemesi
2.1 Islak elektrot teknolojisi
Islak elektrot teknolojisi, elektrot-kafa derisi temas empedansını azaltmak için iletken jel kullanır, çünkü iletken jel, kafa derisi yüzeyini ve yüksek dirençli deri stratum korneumunu nemlendirmek için saça nüfuz edebilir ve hatta cildin iç tabakasındaki ter bezlerine ve gözeneklere nüfuz edebilir. Düşük kafa derisi elektrot empedansı (yaklaşık 5-20 k) ve iyi sinyal-gürültü oranı ve yüksek güvenilirliği nedeniyle ıslak elektrot teknolojisi, klinik ve bilimsel EEG ölçümü için ana seçenek ve standart haline gelmiştir. Bununla birlikte, geleneksel ıslak elektrotların aşağıdaki sorunları vardır: (1) Kafa derisinin testten önce pul pul dökülmesi gerekir, bu da yüksek zaman maliyeti ve operasyonel karmaşıklık gerektirir; (2) Elektrot-kafa derisi temas yüzeyine, testten sonra gerekli kılan iletken jelin eklenmesi gerekir. Saçınızı yıkayın; (3) İletken jel, kullanım süresi uzadıkça susuz kalır ve sertleşir, bu da kafa derisi-elektrot temas direncini artıracak ve bu da test sonuçlarını etkileyecektir; (4) Saç, EEG sinyal toplamasının sinyal-gürültü oranını etkiler; (5) Günlük destekleyemiyor Uzun vadeli EEG izleme ihtiyacı. Özellikle, hantal adımlar ve rahatsız edici aşınma, operatörlerden ve deneklerden birçok şikayete neden oldu.
2.2 Yarı kuru elektrot teknolojisi
Islak elektrot teknolojisinin birçok eksikliğinin üstesinden gelmek için, iletken olmayan yapıştırıcı / macuna dayalı kuru elektrot ve yarı kuru elektrot teknolojisi, son yıllarda bir araştırma noktası haline geldi. Yarı kuru elektrotun prensibi şudur: Elektrot gövdesi, elektroliti içeren bir kaba sahiptir ve elektrolit, kullanım sırasında harici basınçla belirli yapıdan salınır ve salınan elektrolit, şekilde gösterildiği gibi kafa derisi ile elektrot arasındaki iyon kanalını oluşturur. 2 gösterilmektedir. Bu elektrot iletken yapıştırıcı gerektirmez ve ıslak elektrotlar için uzun hazırlık süresinin eksikliklerini ve cilt bakımı ihtiyacını kısmen çözebilir. Literatür, esas olarak elektrot ucundaki gözenekli seramiğin kılcal kuvveti yoluyla, küçük miktarda elektrolitin uca tekdüze ve uzun süreli salınımı yoluyla yarı kuru bir elektrot önermektedir. Empedansı çok küçüktür (44.4 ± 16.9 k, empedanstaki maksimum artış 8 saat içinde 20 k'dur). 10 deneğin (2 kadın, 8 erkek) açık ve kapalı göz deneyinde bu yarı kuru elektrot ile karşılaştırılmıştır. Islak elektrotun ortalama korelasyon derecesi% 93,8 ±% 3,7; SSVEP deneyinde ortalama korelasyon derecesi% 93,7 ±% 2,7'dir. 12 Hz, 15 Hz ve 20 Hz'de yanıp sönen SSVEP deneyinde, yarı kuru elektrot ve ıslak elektrot Sinyalin sinyal spektrogramında temelde bir fark yoktur ve tümü 12 Hz, 15 Hz ve 20 Hz'de maksimum değerlere sahiptir. Bu elektrot elektroliti uzun süre serbest bırakabildiğinden uzun süre EEG'yi ölçebilir. Yarı kuru elektrotların teknik sorunları şu şekildedir: Birincisi, elektrolitin sürekli salınımını sağlamak için ek basınca ihtiyaç vardır; ikincisi, elektrot basınç altında hasar görebilir; daha da önemlisi, dış basınç kontrol edilmez ve dengesiz basınç serbest bırakmayı sağlar Elektrolit miktarı tutarsızdır ve kararsız sinyale neden olur. Bir seferde büyük miktarda elektrolit salındığında, iki elektrot arasında kısa devre oluşmaya meyillidir.
2.3 Kontak kuru elektrot teknolojisi
Kuru elektrot teknolojisi üzerine yapılan araştırmalar son yıllarda sıcak bir nokta haline geldi. Temaslı tip ve temassız tipteki iki ana kuru elektrot arasında, kontak tipi daha yaygın olarak kullanılır. Temaslı kuru elektrotlar da iki ana kategoriye ayrılır: biri, kafa derisini delebilen invazivdir; diğeri non-invazivdir.
2.3.1 İnvazif elektrotlar
MEMS mikroiğneli dizi kuru elektrot, elektrotun mikroiğnesinin çapı genellikle nanometre veya mikrometredir ve malzeme yüzeyinde iletken malzeme ile kaplı sert metal veya kristal silikondur. Stratum corneum'u delebilir, kafa derisini tahriş edebilir ve enfeksiyon riski getirebilir, bu nedenle nadiren kullanılır.
2.3.2 Non-invaziv metal elektrotlar
Non-invaziv elektrotlar için saçın gölgesini kırmak için kafa bölgesinin EEG sinyalini saçın içinden ölçerek kafa derisi elektrodunun empedansını azaltmak için genellikle iğne yapısı da kullanılır ve prob çapı milimetre seviyesindedir. Şekil 3'te gösterildiği gibi altın, gümüş, bakır vb. Gibi iyi iletkenliğe sahip metaller. Elektrot ile kafa derisinin yakın temasa geçmesi için kullanım sırasında basınç uygulanması gerekir ve metal prob çok serttir ve kullanıcıları rahatsız eder. Konforu sağlamak için, uygulanan basıncın düşürülmesi gerekir ve basıncın düşürülmesi temas direncini artıracaktır. Temas direncinin artmasını önlemek için elektrodun iletkenliğinin daha da iyileştirilmesi gerekir.Metal probları grafen veya PEDOT gibi daha iyi iletkenliğe sahip malzemelerle kaplamak için bazı çalışmalar yapılmıştır.Şekil 3 (a) 'da polipirol grafen kullanılmıştır. Nanokompozit, elektrotun probunu değiştirir. Bir tamponlama etkisine sahip olmak için metal probun altına bir yay yerleştirmek için çalışılmıştır.Şekil 4'te gösterildiği gibi, elektrotun kafa derisine daha iyi temas etmesini sağlamak için elektroda daha büyük bir basınç uygulandığında, yayın yastıklama etkisi kullanıcıları rahatsız etmeyecektir. Literatürde önerilen kuru elektrot ve ıslak elektrot test edildi ve farklı beyin bölgelerindeki EEG sinyalleri ile karşılaştırıldı ve sinyallerin doğrusal korelasyonu% 90'ın üzerindeydi. Kuru elektrotla ölçülen EEG sinyalinin daha ileri analizi, kapalı göz durumunda alfa dalgalarının oluşum sayısının (8-12 Hz) arttığını, bu da kapalı göz durumunda alfa dalgalarının oluşma yasasına ve tıp camiası tarafından tanınan akımla uyumlu olduğunu buldu. EEG sinyal ayrıştırma bandının dalga biçimi özelliklerinin açıklaması. Ayrıca, tasarlanan ve hazırlanan yeni kuru elektrotun kafa derisi EEG sinyallerini doğru bir şekilde algılayabildiğini göstermektedir.
2.3.3 Esnek elektrot
Metal elektrotların eksikliklerinin üstesinden gelmek için birçok ekip esnek elektrotlar üzerinde çalışmaya başladı. Esnek elektrot, alt tabaka olarak esnek iletken malzeme ile hazırlanmıştır. Bunların çoğu, iletkenliğini artırmak için karbon siyahı, karbon nanotüpler, grafen, gümüş tozu veya diğer metal veya karbon nanopartiküller gibi iyi iletkenliğe sahip malzemelerle karıştırılmış, katkılı iletken malzemelerdir, yani iletken olmayan silikon kauçuk vb. Örnek, Şekil 5'te gösterilmektedir. Bu tür esnek elektrot iyi bir esnekliğe sahiptir ve EEG sinyallerini elde etmek için saç alanı ile ıslak elektrot arasındaki korelasyon yaklaşık% 97,85 kadar yüksektir. Bazı esnek elektrotlar esnek malzemelere dayanır ve elektrotun yüzeyi, elektrodu iletken hale getirmek için iyi iletkenliğe sahip altın veya grafen ile kaplanır. Literatürde, bir alt tabaka olarak bir PDMS malzemesi önerilmiştir ve elektrot yüzeyi altınla kaplanmıştır. Literatür, elektrot ile kafa derisi arasındaki temas alanını artırmanın 13 prob ve 21 prob elektrotu aracılığıyla kafa derisi-elektrot empedansını ve ıslak elektrot ile ölçülen EEG sinyali ile saç alanı (POz) arasındaki korelasyonu azaltabileceğini doğrulamaktadır. Korelasyon derecesi% 90 ve flaşsız alanın (FP2) korelasyon derecesi% 92'dir.
2.4 Temassız toplama teknolojisi
Temassız elektrot, cilde doğrudan dokunmadan biyoelektrik sinyalleri toplayabilen cilde kapasitif bir bağlantıya eşdeğerdir. Bu tip elektrot tarafından kaydedilen EEG sinyali küçük bir genliğe sahiptir ve hareketten büyük ölçüde etkilenen kafa hareketi nedeniyle kafa derisi-elektrot kapasitansını değiştirecektir.Bu sırada elektrotun aktif bir elektrot olarak tasarlanması ve elektrotun bir aktif devre modülü eklemesi gerekir. Şekil 6'da gösterildiği gibi yalnızca daha iyi performansa sahip EEG sinyallerini toplayarak. Boyut olarak büyüktür ve baş hareketinden büyük ölçüde etkilenir. Literatürde bahsedilen temassız kuru elektrot deneyi, aynı alanda ıslak elektrot tarafından toplanan EEG sinyali ile toplanan EEG sinyali arasındaki korelasyonun% 92,05 olduğunu ve 5 saat boyunca ıslak elektrotla uzun süreli EEG ölçümünün olduğunu göstermektedir. , Toplanan EEG sinyal dalga formundan, temassız kuru elektrotun uzun süre stabil EEG toplayabildiği, ıslak elektrotun iletken jelin daha uzun süresinden dolayı sertleştiği ve toplanan EEG'nin zayıf performansına neden olduğu görülebilir.
2.5 Aktif elektrot teknolojisi
Saç bloğu nedeniyle kafa derisi EEG sinyallerinin toplanması için elektrot kafa derisi temas alanı küçüktür ve temas empedansı büyüktür.Güvenilir ve kararlı EEG sinyallerini toplamak için genellikle elektrotları aktif elektrotlar olarak tasarlamak ve aktif devre modülleri eklemek gerekir. Genel bir aktif elektrot devresi için, DC ofsetini ortadan kaldırmak ve faz bozulmasını azaltmak için genellikle operasyonel amplifikatörün giriş düğümüne seri olarak bir kapasitör bağlanır. Aktif devrenin giriş terminali, işlemsel yükselticinin aktif alanda çalışmasını sağlamak için yüksek giriş empedansı ile bağlanır. Aktif devreler, sinyal zayıflamasını, faz bozulmasını azaltabilir ve ortak mod reddetme oranını (CMRR) artırabilir. Literatürdeki aktif metal tarak elektroduna göre EEG sinyali ile toplanan EEG sinyali ile aynı bölgede ıslak elektrot tarafından toplanan EEG sinyali arasındaki korelasyon yaklaşık% 96'dır.Kalın ve ince saçlı bireylerin sinyallerinin sinyal-gürültü oranları sırasıyla 6,94 dB ve 7,83 dB, sonuçlar, elektrot kafa derisiyle iyi temas ettiğinde, saç kalınlığının sinyal kalitesi üzerinde belirgin bir etkisinin olmadığını göstermektedir; SSVEP deneyinin spektrogramı ayrıca önerilen elektrotun sinyalleri toplamak için etkinliğini göstermektedir. Şekil 7, aktif esnek tarak elektrodunu göstermektedir.İletken malzemenin içeriğini ayarlayarak, elektrot en iyi iletkenliğe sahiptir ve empedansı, geleneksel ıslak elektrodun yalnızca yaklaşık 10 katına düşürülmüştür.Gözler kapalı olarak toplanan EEG sinyali Alfa dalgası açıkça gözlemlenir ve saç bölgesindeki sinyal ile ıslak elektrot tarafından toplanan sinyal arasındaki korelasyon yaklaşık% 70 veya daha fazladır Kapalı göz durumundaki sinyalin SNR'si ıslak elektrot tarafından toplanan sinyalinkinden biraz daha düşüktür.
2.6 Kafa derisi EEG edinim sisteminin entegrasyon teknolojisi
Şu anda, hastanelerdeki ve araştırma enstitülerindeki profesyonel EEG toplama ekipmanının yanı sıra, minyatürleştirilmiş taşınabilir giyilebilir EEG toplama ekipmanı da hızla gelişiyor. Cognionics Company tarafından geliştirilen "HD-72" kaskı, EKG / EMG / solunum / GSR vb. Gibi diğer fizyolojik izleme için 64 kanalı ve 8 yardımcı kanalı destekler. Bu gerçekten çok kanallı bir EEG kaskıdır. Şekil 8 (a) 'da gösterildiği gibi, Amerikalı beyin dalgası üreticisi Emotiv'in "Epoc" ürünü, esas olarak oyunculara yöneliktir, Şekil 8 (b)' de gösterildiği gibi, PC platformuna dayalı profesyonel oyuncular için geliştirilmiş bir beyin dalgası ürünüdür; g. Elektrotları iyi performans gösteren g.SAHARA elektrotlarının kuru elektrotlarından oluşan tec tarafından geliştirilen "g.Nautilus-PRO", Şekil 8 (c) 'de gösterildiği gibi tamamen su geçirmezdir ve temizlenmesi kolaydır; Neuroelectrics tarafından geliştirilen "STARSTIM" "8 kanallı, 20 kanallı ve 32 kanallı ürünleri içeren bir dizi ürün, arka plandaki akıllı yazılım ve bulut platformu, Şekil 8 (d) 'de gösterildiği gibi, edinilen EEG sinyalleri için güvenilir işleme ve destek sağlar. Giyilebilir EEG teknolojisi henüz emekleme döneminde olduğundan, sivil EEG edinimli giyilebilir ürünlerin çoğu metal elektrotlar kullanır ve ölçüm doğruluğu sınırlıdır ve çoğu ürün prototipi ve uygulamasının ilk aşamasında kalır ve hala harika teknolojiler vardır. Genişletme kapasitesi.
3 Gelişim eğilimi ve problem tartışması
İnsan beyni tespitindeki patlama ve beyin-bilgisayar arayüzlerinin teşvik edilmesiyle, kafa derisi EEG edinim teknolojisi hızlı bir gelişme dönemini başlatacak. Saç gölgeleme, hareket engelleme, terleme vb. Birçok sorundan dolayı kafa derisi EEG çekimi büyük bir zorluktur. Gelecekte, gelişimi, yüksek performans ve iyi konfor avantajlarını elde etmek ve uzun vadeli günlük dinamik kafa derisi EEG izlemesinin ihtiyaçlarını karşılamak için yeni malzemeler, gelişmiş yapılar ve işleme teknikleri ve sistem entegrasyonuna odaklanacaktır.
3.1 Yeni malzemeler
İletken tutkal ve karmaşık işlemlerden kaçınılması nedeniyle, kafa derisi EEG kuru elektrotları araştırmanın odak noktası olacak ve esneklik, düşük maliyet ve kolay işleme yönünde gelişecektir. Esnek elektrotlar, elektrotun yumuşaklığını sağlamak için genellikle temel malzeme olarak polidimetilsiloksan (PDMS), silika jel ve EPDM (EPDM) gibi düşük fiyatlı malzemeler kullanır. Elektrotu iletken hale getirmek için, yüzey altın, gümüş, grafen veya polipirol grafen gibi iyi iletkenliğe sahip malzemelerle kaplanır; veya gümüş tozu, karbon ve karbon gibi iyi elektriksel özelliklere sahip malzemeler içerisine katılır. Nanotüpler veya metal nanopartiküller vb. Ve elektrotun iletkenliğini artırmak için elektrot yüzeyinde altın, grafen veya PEDOT iletken kaplamalarla kaplanır. Yeni esnek malzemelerin ve grafen gibi yeni iletken malzemelerin geliştirilmesi, kafa derisi EEG edinim teknolojisinin gelişimini büyük ölçüde destekleyecektir.
3.2 Gelişmiş yapı ve işleme teknolojisi
Elektrot substratı genellikle 3 boyutlu baskı veya döküm yöntemleriyle hazırlanır.MEMS mikroiğne dizili kuru elektrot için, prob çapı nanometre seviyesine ulaşır ve genellikle 3 boyutlu baskı teknolojisi kullanılır; saç bölgesindeki kuru elektrot için prob çapı ortalamadır. Milimetre düzeyinde, kalıp teknolojisini kullanarak. Elektrot döküldüğünde, elektrodu iletken hale getirmek için uygun oranda iletken bir malzeme ekleyin veya döküm elektrodu organik iletken bir polimere (PEDOT: PSS gibi) daldırın ve bir vakum kutusuna yerleştirin, ardından pişirin Kuru, yapı yüzeyi bir organik iletken polimer tabakası ile kaplanır veya metal kaplama, elektrodu iletken hale getirmek için bir püskürtme işlemiyle elektrot yüzeyine püskürtülür. 3D baskı, döküm, kaplama, kaplama ve karıştırma işlemlerine ek olarak, bazı gelişmiş yardımcı yapılar da sonraki araştırmaların odak noktası olacaktır.Örneğin, yay tipi yapılar, yıpranmayı sağlamak için elektrotlar ve kafa derisi arasındaki basıncı tamponlamak için kullanılır. Konforun amacı, kılcal yapıdaki iletken sıvı maddeleri serbest bırakmak için kullanılmaktadır. Öte yandan, terin neden olduğu bitişik elektrotlar arasında kısa devreleri önlemek için teri emmek için gelişmiş yapılar veya malzemeler kullanılır.Bu, dinamik günlük EEG izleme için garanti edilmesi gereken bir durumdur.
3.3 Sistem entegrasyonu
Kafa derisi EEG toplama sistemi temel olarak bir kablosuz EEG toplama modülü, bir ön uç sinyal işleme modülü ve bir arka uç sinyal analiz modülü içerir. İşlenen sinyal verileri, elde edilen EEG sinyali için güvenilir işleme ve destek sağlamak için Bluetooth aracılığıyla akıllı yazılıma ve bulut platformuna gönderilir. Kablosuz EEG toplama modülü için, EEG sinyalleri birden çok kanala göre toplanır.En yaygın olanlar 20, 32 ve 64 kanaldır. Ayrıca 72 kanallı EEG toplama sistemleri vardır (diğer fizyolojik izleme için 8 yardımcı kanal, örneğin EKG / EMG / solunum / GSR, vb.). Çok kanallı EEG toplama sistemi, tüm kafa bölgesinin EEG sinyallerini izleyebilir, bazı kanalların arızalanması, kafa hareketi veya göz hareketi nedeniyle EEG sinyallerinin analizinin parazitini azaltabilir ve ölçümün doğruluğunu sağlayabilir. Giyilebilir kafa derisi EEG izleme teknolojisinin geliştirme yönlerinden biri, arka uç işleme devresinin minyatürleştirilmesi, filtre amplifikatör devresi ve elektrotların entegrasyonu gibi ön uç edinim devresinin minyatürleştirilmesi ve ön uç ve arka uç işbirliğine dayalı filtreleme ve gürültü azaltma tasarımıdır.
4. Sonuç
Kafa derisi EEG alım teknolojisinde yaygın olarak kullanılan ıslak elektrot, iyi sinyal-gürültü oranı ve yüksek güvenilirliği nedeniyle klinik ve bilimsel EEG ölçümü için ana seçenek ve standart haline gelmiştir. Rahatsızlık, yetersiz konfor ve kısa sürekli çalışma süresi eksiklikleri de giyilebilir günlük dinamik EEG izlemedeki uygulamasını sınırlar. Yeni EEG elektrotlarının araştırılması, yüksek performans (yarı kuru elektrotlar, metal elektrotlar ve aktif elektrotlar gibi) ve iyi rahatlık (esnek elektrotlar gibi) yönünde gelişmektedir.Ancak, şu anda önerilen çeşitli elektrotlarda hala zayıf iletkenlik ve hacim gibi sorunlar var Büyük boyut, karmaşık işleme teknolojisi, çapraz konuşma vb. Gibi sorunlar kafa derisi EEG edinim teknolojisinin hala geliştirme için çok fazla alana sahip olmasını sağlar. Gelecekte, yaşam alanlarında günlük dinamik uzun vadeli EEG izleme hedefine doğru kafa derisi EEG teknolojisinin gelişimini teşvik etmek ve beyin bilimi ve beyin bilgisayarı gibi ilgili alanları teşvik etmek için yeni malzemelerin, gelişmiş yapıların ve işleme tekniklerinin geliştirilmesine ve sistem entegrasyonuna odaklanacaktır. Arayüzlerin geliştirilmesi vb.
Referanslar
BRUNNER C, BIRBAUMER N, BLANKERTZ B, ve diğerleri BNCI Horizon 2020: BCI topluluğu için bir yol haritasına doğru Beyin-bilgisayar arayüzleri, 2015, 2 (1): 1-10.
MIRANDA R A, CASEBEER W D, HEIN AM, ve diğerleri.Yeni beyin-bilgisayar arayüz teknolojilerinin geliştirilmesinde DARPA tarafından finanse edilen çabalar. Journal of neuroscience methods, 2015, 244: 52-67.
REIS P M R, HEBENSTREIT F, GABSTEIGER F, et al.Hareket sırasında EEG ve vücut dinamiği ölçümlerinin metodolojik yönleri.Yeni Bir Bilişsel Sinirbilime Doğru: Doğal Beyin Dinamiklerinin Modellenmesi, 2014: 9.
TEY F, LIN ST, TAN Y Y, ve diğerleri Sürüş yorgunluğu tahmini için yeni araçlar: (1) Dry Eeg Sensor ve (2) Eye Tracker // Arttırılmış Biliş Üzerine Uluslararası Konferans Springer Berlin Heidelberg, 2013: 618-627.
ABO-ZAHHAD M, AHMED SM, ABBAS S N. Elektroensefalogram sinyallerine dayalı kişisel tanıma için en yeni yöntemler ve gelecekteki bakış açıları IET Biometrics, 2015, 4 (3): 179-190.
CHIOU J C, KO L W, LIN C T, ve diğerleri. Uyuşukluk uygulamasında yeni MEMS EEG sensörleri kullanma // 2006 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference.IEEE, 2006: 33-36.
MICOULAUD-FRANCHI J A, GEOFFROY P A, FOND G, ve diğerleri. DEHB olan çocuklarda EEG nöro-geri bildirim tedavisi: randomize kontrollü çalışmaların güncellenmiş bir meta-analizi. Frontiers in human neuroscience, 2014 (8): 906.
ZOEFEL B, HUSTER R J, HERRMANN C S. EEG'de üst alfa frekans bandının nöro-geri besleme eğitimi bilişsel performansı geliştirir. Neuroimage, 2011, 54 (2): 1427-1431.
ASTOLFI L, FALLANI F D V, CINCOTTI F, et al. TV reklamlarına beyin tepkileri için sinirsel temel: yüksek çözünürlüklü bir EEG çalışması. Sinir Sistemleri ve Rehabilitasyon Mühendisliği IEEE İşlemleri, 2008, 16 (6): 522-531.
VECCHIATO G, ASTOLFI L, DE V F F, et al. Nöropazarlama araştırmalarında EEG veya MEG beyin görüntüleme araçlarının kullanımı hakkında. Hesaplamalı zeka ve Nöro-bilim, 2011.
LOPEZ-GORDO M A, SANCHEZ-MORILLO D, VALLE F P. Kuru EEG elektrotları.Sensörler, 2014, 14 (7): 12847-12870.
PRUTCHI D, NORRIS M. Tıbbi elektronik enstrümantasyonun tasarımı ve geliştirilmesi: tıbbi cihazların tasarımı, yapımı ve testinin pratik bir perspektifi John Wiley and Sons, 2005.
MCBRIDE S. Tıbbi cihazlar ve enstrümantasyon Ansiklopedisi Klinik Mühendisliği Dergisi, 1988, 13 (6): 464.
TALLGREN P, VANHATALO S, KAILA K, ve diğerleri. Yavaş EEG potansiyellerinin kaydı için ticari olarak temin edilebilen elektrotların ve jellerin değerlendirilmesi. Clinical Neurophysiology, 2005, 116 (4): 799-806.
LI G, ZHANG D, WANG S, ve diğerleri.Kıllı kafa derisinden elektroensefalografi sinyallerini kaydetmek için yeni pasif seramik bazlı yarı kuru elektrotlar.Sensörler ve Aktüatörler B: Kimyasal, 2016.
PENG H L, LIU J Q, TIAN H C, ve diğerleri EEG kaydı için gözenekli Ti'ye dayalı yeni bir pasif elektrot.Sensörler ve Aktüatörler B: Chemical, 2016, 226: 349-356.
MOTA A R, DUARTE L, RODRIGUES D ve diğerleri.EEG kaydı için yarı kuru bir elektrot geliştirilmesi.Sensörler ve Aktüatörler A: Fiziksel, 2013, 199: 310-317.
CHI Y M, JUNG T P, CAUWENBERGHS G. Kuru temaslı ve temassız biyopotansiyel elektrotlar: metodolojik inceleme Biyomedikal mühendisliğinde IEEE incelemeleri, 2010, 3: 106-119.
SHYAMKUMAR P, RAI P, OH S, et al. Tekstil tabanlı nanosensör ve nanomateryal sistemleri kullanarak giyilebilir kablosuz kardiyovasküler izleme. Elektronik, 2014, 3 (3): 504-520.
LIN C T, LIAO L D, LIU Y H, ve diğerleri.Uzun vadeli EEG ölçümü için yeni kuru polimer köpük elektrotlar Biyomedikal Mühendisliği IEEE İşlemleri, 2011, 58 (5): 1200-1207.
Edebiyat-biraz
