Matrici modulari di elettrodi
Modular arrays of electrodes
B. Caudana
Il groviglio di fili conduttori per connettere un
apparato di misura a elettrodi disposti in matrici
bidimensionali limita fortemente la realizzazione di tali matrici. Il problema del groviglio peggiora man mano che la superficie dotata di elettrodi o la densità di elettrodi cresce. Fotoincisione
o serigrafia con inchiostri conduttivi sono probabilmente le sole tecniche adatte per una produzione a basso costo di schiere di elettrodi
monouso. Tuttavia, l’uso di fotoincisione o serigrafia monostrato su supporti isolanti flessibili
limita ulteriormente la complessità massima possibile della matrice di elettrodi a causa dei limiti
topologici e meccanici intrinseci alle tecniche
monostrato. Tecniche multistrato, come quelle
usate per i circuiti stampati, non sono adatte
perché rendono la matrice più rigida e pesante,
cioè inadatta a seguire la curvatura corporea e
ad essere appesa alla pelle.
Abbiamo ideato unità modulari bidimensionali di elettrodi che sono componibili e che ri-
The tangle of wires needed to connect electrodes laid out on a bidimensional array to a
measurement system imposes serious constraints
on the layout of such arrays. This tangle problem
worsens when either the surface equipped with
electrodes or the electrode density increases.
Photoengraving and screen-printing with conductive ink are probably the only techniques suitable
for a low cost mass production of disposable electrode arrays. However, using either photoengraving or serigraphy on flexible single layer insulating substrates further limits the maximum complexity of the array because of intrinsic topological and mechanical constraints of single layer
techniques. Multilayer techniques, like the ones
used for printed circuit boards, are not suitable
because they make the array stiffer and heavier,
i.e., unsuitable to adapt to body curvature and
to stick on the skin.
We devised bidimensional modular units of
electrodes that are compoundable and whose
Matrice bidimensionale da 64 elettrodi composta da 4 moduli da 16 elettrodi ciascuno montati ad incastro su una cornice di
Mylar. Di lato i due moduli complementari da 16 elettrodi con relative uscite per connettori ZIF. Il modulo da 16 elettrodi può
essere montato in n esemplari nella direzione Y. Ripetendo il modulo base, si possono realizzare striscie da 32, 48, e più
elettrodi per ottenere l’espansione nella direzione X. Altri tipi di moduli (es.: moduli da 16x1 elettrodi) possono essere adottati.
Bidimensional array of 64 electrodes, made of 4 modules of 16 electrodes each, inserted in a Mylar frame. Two complementary modules of 16 electrodes, each one with its output tracks for ZIF connectors are shown. The 16-electrode module can be
mounted in n exemplars in the Y direction. By repeating the basic module, stripes of 32, 48, and more electrodes can be
made using the same principle to allow expansion in the X direction. Other types of modules (e.g. a 16x1 electrode module)
can also be built.
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realization remains feasible despite increasing
surface and electrode density. These modules,
compoundable as “fish scales”, allow us to overcome topological limits of monolayer layouts and
to greatly reduce limitations due to mechanical
separation of conductive tracks. Thus, we can produce arrays with a virtually unlimited number of
electrodes in both dimensions, while keeping the
length and complexity of the connection tracks
comparable to those of the basic modules. This
idea is applicable independently of configuration and shape of electrodes, interelectrode distance, materials, and mechanical techniques
adopted to join basic modules in ways that maintain a constant interelectrode distance between
any two modules.
Some of these modules have been realized
using silver plated copper on a Mylar substrate.
Figure illustrates modularity and “fish scale” assembly concepts.
mangono realizzabili al crescere della superficie
e della densità di elettrodi. Questi moduli, grazie alla loro componibilità “a squama di pesce”,
ci permettono di superare i limiti topologici dei
“layout” monostrato e di ridurre in modo considerevole i limiti meccanici imposti dalla separazione delle tracce conduttive. In questo modo
possiamo realizzare matrici con un numero virtualmente illimitato di elettrodi in entrambe le
dimensioni di una superficie, pur mantenendo
la lunghezza e la complessità delle tracce di connessione comparabili a quelle del modulo base.
Questa idea è applicabile indipendentemente
dalla configurazione e forma degli elettrodi, dalla
distanza interelettrodica, dai materiali, e dalle
tecniche meccaniche per congiungere i moduli
base in modo da mantenere una distanza interelettrodica costante tra ciascun modulo.
Alcuni di questi moduli sono stati realizzati in
rame argentato su supporto di Mylar. La Figura
illustra i concetti di modularità e assemblaggio
a “squama di pesce”.
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