Neuartiger nachgiebiger Mechanismus zur Platzierung trockener EEG-Elektroden über eine Schraubenbewegung

Griebel, Stefan; Fiedler, Patrique GND; Streng, Andrea GND; Haueisen, Jens GND; Zentner, Lena GND

Die vorliegende Publikation beschreibt die Entwicklung, Simulation, Herstellung und erster Test eines neuartigen nachgiebigen Mechanismus zur stabilen und reproduzierbaren Heranführung trockener EEG-Elektroden an die Kopfhaut. Durch die vom Mechanismus ausgeführte schraubenförmige Bewegung soll dabei die Kopf-Haarschicht geeignet durchdrungen und ein direkter Kontakt zwischen Elektrode und Haut sichergestellt werden. Für den fluidmechanisch betriebenen Mechanismus wurde ein Modell entwickelt und parametrisiert. Aufgrund von Simulationen und festgelegten Randbedingungen wurden geeignete Parameter ausgewählt, um die angestrebte Funktionalität zu gewährleisten. Mit einem Spritzgießverfahren wurden, unter Nutzung biokompatiblen Silikons, sechs erste Funktionsdemonstratoren hergestellt und bezüglich ihrer Funktion mit den Simulationsergebnissen verglichen. Bei 650 mbar appliziertem Druck konnten, mit Abweichungen von +17% für die Höhenänderung und +6% für den Drehwinkel, zwischen Simulation und Funktionsdemonstrator, die gesetzten Zielparameter des Aktuators von min. 3mm Höhenzunahme und min. 45° Drehwinkel vollständig erreicht werden.

In the present study development, simulation, manufacturing, and first test of a novel compliant mechanism, for stable and reproducible adduction of dry EEG electrodes to the scalp, is described. The mechanism is performing a screw-like motion, enabling a sufficient interfusion of the hair layer and ensuring a direct contact between electrode and scalp. A model of the fluid-mechanically propelled mechanism was developed and parameterized. Based on simulations and addi-tional constraints, appropriate parameters were selected in order to allow for the desired motion. Six first demonstrators were produced using biocompatible silicone and a injection molding technique. These demonstrators were then com-pared to the simulations with respect to their functionality. At 650 mbar applied pressure deviations of +17% for the dis-placement and +6% for the rotation angle between simulation and demonstrators were determined. The intended mini-mum displacement of 3mm and minimum rotation angle of 45° were achieved completely.

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