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心理科研PHYSICALOGY

TMSi Water based EEG electrodes v1.0

在欧洲脑计划期间European BRAIN,科学家们开发了一个全新操作简单、佩戴舒适、信号质量好的EEG传感器。基于此技术,我们研发出了一种以纯净水为介质的测量生理信号的电极, 此电极具有信号强、操作简单、佩戴舒适的特点。

传感器的主要部件是一集成Agal电极的外壳。


球形电极整合到传感器外壳
 
传感器外壳装配进一块浸了纯净水的海绵。海绵、清水和皮肤接触在一起,从而测量EEG信号。为了提高舒适度,降低运动伪迹,传感器外壳插在一个橡胶载体里,并集成EEG电极帽。并为测量BCI信号设计了一款佩戴简单、舒适的发带。发带包括许多传感器载体,传感器固定在传感器载体上面。

整合到发带里的橡胶传感器载体
 
此载体有一个橡胶环,可以防止传感器很快变干,但是更重要是防止传感器相对于皮肤移动。这样可达到双重的功能。这个载体由一种很软的橡胶制成,佩戴非常舒适。
 


将传感器固定于发带里的传感器载体中
水电极的噪音测试

在一个模拟环境里,新电极和标准的Ag/AgCl进行对比测试。浸透了海水的毛巾被用于测量电极和放大器的噪音。该放大器的噪声是已知的,并且我们也对电极抵消的DC稳定性有一个大概了解。

测试表明水电极的DC稳定性略微好于EEG杯状电极,而且噪声也更低一些。在1-300赫兹的频率带内,我们看到一个0.79uVrms的噪声。

我们测量所有类型电极的阻抗,两者之间没有发现差异。没有对皮肤进行任何的预处理,测量到大约20KΩ的阻抗。

Vivo测试

当然我们已经在vivo测试中广泛地测试了这个系统。


粘贴发带
 
下图展示了在vivo测量中如何使用发带。发带可以使用超出8个小时,带着非常舒适,使用非常方便。在这8小时内,信号质量没有降低。

用发带和轻巧型生理信号放大器(Mobita)测量
 
为了在正常的(嘈杂的)测量环境下,有一个关于信号质量的指标,我们在枕骨区域放置了一个3通道的EEG测量系统。下图呈现了采集到的信号。
 

在嘈杂环境下的EEG测量
结论:

  • 水电极效果极佳。
  • 正确佩戴电极情况下,水电极对移动伪迹不敏感。
  • 使用新固定方式,不会测量到血液流动的伪迹。
  • 噪音比市面上的其他电极更低
  • DC特征比其他电极更好。
  • 水电极对光不敏感。
  • 可便携性更突出,发带佩戴更方便。
  • 采集过程更加简单。
  • 最少可测量8小时。
  • 通过用一个传感器载体,可以更好地放置和固定在头部,减少伪迹。
  • 粘贴发带非常快并且简单。
  • 长时间使用(>8小时)被试者仍然感觉非常舒适。